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本研究では、ナノプローブによる精密・正確な電位計測系を構築し、それを用いることによって量子ナノ構造中の電子状態に関する知見を獲得することを主たる目的としている。特に、ナノプローブの一種であるケルビン・プローブ・フォース顕微鏡(KFM)において、その動作モードが本質的に含有する問題点を再点検し、それらを解決することによって、精度・空間分解能だけでなく信頼性も高い電位計測を実現することを目指している。
今年度においては、自己変位検出型のカンチレバーを用いたKFMによる光起電力測定手法を拡張し、単に光起電力の空間分布測定のみならず、少数キャリアの拡散長や寿命、移動度など、各種ダイナミクスを評価できることを示した。この手法を利用して、多結晶シリコン太陽電池材料の評価を行った結果、結晶粒界近傍で明らかに各特性が劣化していることが示された。これは、結晶粒界が少数キャリアの再結合サイトとして働いていることを強く示唆している。一方、KFMでの電位フィードバックを停止し、静電引力信号の直流バイアス依存性を測定することにより、局在準位などへの電荷蓄積効果を観測できる可能性がある。同手法を用いて、自己形成InAs量子ドット上での静電引力測定を行った結果、いくつかの不連続点が観測されると共に、それらの現れる電圧値が量子ドットのサイズに依存していることがわかった。この不連続信号の起源やドット中量子準位との関連性について、さらなる考察を進めている。
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