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本研究では、走査トンネル顕微鏡(STM)や原子間力顕微鏡(AFM)といったプローブ顕微鏡を用いて、表面での静電ポテンシャル分布を10mV以下の高ポテンシャル分解能かつナノスケールの空間分解能で測定する技術を開発した。STMでは、表面上の各点でトンネル分光を行う二次元トンネル分光手法の整備を行い、それを用いて表面準位のエネルギーレベルの変動を詳細に測定することによって、精密なポテンシャル測定を実現している。
このSTMによるポテンシャル測定技術を用いて、表面電子状態に起因した二次元電子系により遮蔽されたポテンシャル分布やそれに伴うフリーデル振動を世界に先駆けて実空間観察することに成功し、二次元電子系の誘電関数などから理論的に予測されるポテンシャル変化と一致することを確認できた。またAFMでは、静電気力の検出によるケルビン法を整備し、高ポテンシャル・高空間分解能でのポテンシャル測定を実現している。この測定では、半導体表面原子間の電荷移動に伴うポテンシャル変化を検出することに成功している。
また、更なるポテンシャル分解能の向上を目指して、液体ヘリウム温度で動作するAFM装置の開発にも取り組み、それに用いる長辺振動型水晶振動子の力センサー・AFMプローブとしての評価を行った。さらに、プローブ作成に伴う探針先端加工技術についてもマイクロマニピュレーターや集束イオンビームを用いた新たな技術の開発を行い、報告している。
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