新しい表面電気伝導測定法の開発:電子輸送中のフェルミ面測定

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16654048
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松田 巌 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (00343103)
• 研究分担者: 長谷川 修司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (00228446)
• キーワード: フェルミオロジー / 表面 / 低次元物性 / 輸送現象 / 表面電気伝導 / 光電子分光 / 電気伝導

研究概要

本研究課題では超高真空下で金属物質に交流電場(マイクロ波)を印加し、そのフェルミ面の変化を光電子分光でマッピングする実験を行なっている。昨年度までに超高真空マイクロ波導入フランジを開発したので、本年度は実際の測定を行なった。フランジは2種類準備し、一つはSMA端子型で真空耐久性は高いがマイクロの透過性が悪く、もう一つは導波管型で真空耐久性は低いが透過性が良い。本年度は前者のものを使用して測定システムを立ち上げた。約130Kに冷やしたCu(111)表面のフェルミ面を、マイクロ波照射の有無でマッピングしたところ、10^<-10>Torrの超高真空度で安定した測定が実現できたが、フェルミ波数の優位なシフトは確認できていなかった。マイクロ波の光強度不足が主な原因と考えられるので、現在は後者のタイプによる測定システムの立ち上げを進めている。本年度はさらに光電子分光における波数分解能を向上されるために、真空紫外光のスポットサイズを小さくするためのトロイダルミラーの設計・設置も行なった。
本研究プロジェクトの一環として行なわれている低次元金属フェルミ面研究では、Si(111)表面上Ag超薄膜の量子化状態を詳細に調べた。Si清浄表面上の超薄膜は2次元電子系を成したが、Si(111)表面上に原子鎖列を並べて(Si(111)4x1-In表面を作成して)、その上にAg超薄膜薄膜を作成したところ膜内の電子は擬1次元電子系になることが分かった。このような界面原子一層による電子の次元性の制御は初めての観測である。
以上のように本年度は予定通り段階的に研究を進めており、さらに研究対象系について新しい発見をした。本研究者は上記以外の系にも研究を従事し、別紙論文リストに示すように報告した。

研究成果

• [雑誌論文] Interaction between the adatoms-induced localized state and the quasi-two-dimensional electron gas (2006)
  • 著者名/発表者名: C.Liu, I.Matsuda, R.Hobara, S.Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 96 ページ: 036803
• [雑誌論文] Observation of Quantum Confinement in Ge nanodots on an oxidized Si surface (2006)
  • 著者名/発表者名: A.Konchenko, I.Matsuda, S.Hasegawa, Y.Nakamura, M.Ichikawa
  • 雑誌名: physical Review B (印刷中)
• [雑誌論文] Electrical Conduction through a Monatomic Step (2006)
  • 著者名/発表者名: I.Matsuda, T.Hirahara, M.Ueno, R.Hobaram, S.Hasegawa
  • 雑誌名: Journal de Physique IV at the 'Editions de Physique' (印刷中)
• [雑誌論文] Synthesis of Metal-Alloy Nanowires toward Functional Scanning Probe Microscope (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Konishi, S.Honda, M.Kishida, Y.Murata, T.Yasuda, D.Maeda, K.Tomita, K.Motoyoshi, S.Yoshimoto, R.Hobara, I.Matsuda, J.-G.Lee, H.Mori, K.Oura, S.Haseeawa, M.Katayama
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (印刷中)
• [雑誌論文] 結晶表面上単原子ステップの電気抵抗 (2006)
  • 著者名/発表者名: 松田巌, 上野将司, 平原徹, 保原麗, 守川春雲, 劉燦華, 長谷川修司
  • 雑誌名: 表面科学 (印刷中)
• [雑誌論文] Evolution of Fermi surface by electron doping into a free-electron-like surface state, (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Matsuda., T.Hirahara, M.Konishi, C.Liu, H.Morikawa, M.D'angelo, S.Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Review B 71 ページ: 235315
• [雑誌論文] In situ resistance measurements of epitaxial cobalt silicide nanowires on Si(110) (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Okino., I.Matsuda, R.Hobara, Y.Hosomura, S.Hasegawa, P.A.Bennett
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 86 ページ: 233108
• [雑誌論文] Long-periodic modulations in the linear chains of T1 atoms on Si(100) (2005)
  • 著者名/発表者名: A.A.Saranin, A.V.Zotov, I.A.Kuyanov, V.G.Kotlyar, M.Kishida, Y.Murata, H.Okado, I.Matsuda, et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 71 ページ: 165307
• [雑誌論文] Exploiting Metal Coating of Carbon Nanotubes for Scanning Tunneling Microscopy Probes (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Murata, S.Yoshimoto, M.Kishida, D.Maeda, T.Yasuda, T.Ikuno, S.Honda, H.Okado, R.Hobara, I.Matsuda, S.Hasegawa, K.Oura, M.Katayama
  • 雑誌名: Japanese Jourmal of Applied Physics 44 ページ: 5336-5338
• [雑誌論文] Electrical Characterization of Metal-Coated Carbon-Nanotube Tips (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Yoshimoto, Y.Murata, R.Hobara, I.Matsuda, M.Kishida, H.Konishi, T.Ikuno, D.Maeda, T.Yasuda, S.Honda, H.Okado, K.Oura, M.Katayama, S.Hasegawa
  • 雑誌名: Japanese Jourmal of Applied Physics 44 ページ: L1563-L1566
• [雑誌論文] Alkali metal-induced Si(111)√21x√21 structure: the Na case (2005)
  • 著者名/発表者名: M.D'angelo, M.Konishi, I.Matsuda, C.Liu, S.Hasegawa, T.Okuda, T.Kinoshita
  • 雑誌名: Surface Science 590 ページ: 162-172
• [雑誌論文] STM observation at initial stage of Cs adsorption on Si(111)-【square root】3x【square root】3-Ag surface (2005)
  • 著者名/発表者名: C.Liu, I.Matsuda, S.Hasegawa
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 37 ページ: 101-105
• [雑誌論文] A 【square root】21x【square root】21 phase formed by Na adsorption on Si(111)【square root】3x【square root】3-Ag surface and its electronic structure (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Konishi, I.Matsuda, C.Liu, H.Morikawa, S.Hasegawa
  • 雑誌名: e・Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 ページ: 107-112
• [雑誌論文] STM observation of the Si(111)-c(12×2)-Ag surface (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Miyata, I.Matsuda., M.D'angelo, H.Morikawa, T.Hirahara, S.Hasegawa
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 ページ: 151-155
• [雑誌論文] Coating Carbon Nanotubes with Compound Ultrathin Film: A Novel Route to Functional SPM tips (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Kishida, H.Konishi, Y.Murata, D.Maeda, T.Yasuda, T.Ikuno, S.Honda, M.Katayama, S.Yoshimoto, R.Hobara, I.Matsuda, S.Hasegawa
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 ページ: 417-420
• [雑誌論文] Resistance measurements of metallic silicide nanowires on a Si substrate with a four-tip scanning tunneling microscope (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Okino, I.Matsuda, R.Hobara, Y.Hosomura, S.Hasegawa, P.A.Bennett
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 ページ: 362-366
• [雑誌論文] Electrical Conduction on Various Au/Si(111) Surface Superstructures (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Yamazaki, I.Matsuda, H.Okino, H.Morikawa, S.Hasegawa
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 ページ: 497-502
• [雑誌論文] Au/Si(111)表面超構造のガラス・結晶化転移での電気伝導の研究 (2005)
  • 著者名/発表者名: 山崎詩郎, 松田巌, 沖野泰之, 守川春雲, 長谷川修司
  • 雑誌名: 表面科学 26 ページ: 468-473