研究概要 |
微視的デバイス特性の原子スケール評価法の一つとして、非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)を用いた測定手法の確立を目指すことが本研究の目的である。NC-AFMは絶縁体表面においても真の原子分解能観察が達成されており、さらに半導体表面において多原子種の識別・操作に成功しており、原子スケールにおける構造評価、操作組立ツールとして有用な顕微鏡であるといえる。本研究では特に絶縁体/半導体界面特有な電荷捕獲現象をNC-AFMを用いた原子スケール静電気力観察を行うことにより、原子レベルでの電荷マッピングについて調べることを主眼に置いている。本研究を遂行する上で、現有のNC-AFM測定装置に付加する形で多重帰還制御系に対応可能な高速制御システムを取り入れた複合測定システムの構築または現有の測定回路系の最適化、さらに絶縁体/半導体界面特有な電荷捕獲現象に関する標準試料としてCaF_2/Si(111),SrF_2/Si(111)界面、さらに(Ca,Sr)F_2/Si(111)混晶系界面を選び、その試料作成条件の確立を図ることとした。本年度の研究では、現有の測定回路の見直し及びCaF_2/Si(111),SrF_2/Si(111)、さらに(Ca,Sr)F_2Si(111)混晶薄膜の試料作成条件の確立を行った。 1原子層以下のSi(111)上CaF_2及びSrF_2薄膜表面では、格子不整に伴う表面構造の変化がNC-AFM像で確認された。また2原子層以上のCaF_2及び(Ca,Sf)F_2薄膜表面では両方ともその表面は(1x1)構造であるが、後者ではCa原子とSr原子が高さのコントラストの違いとして画像化されることを見出した。これらは格子不整に伴う界面状態の変化を静電気力観察で電荷捕獲現象という形で観察できる可能性を示しただけでなく、本質的にNC-AFMでは初めて絶縁体表面において2種原子相対識別の可能性を示唆した結果である。
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