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本研究の目的は、独自開発した電圧印加非接触原子間力顕微鏡/分光法(Biasnc-AFM/S)を発展させ、探針と試料を極接近させたときに試料表面上の原子・分子と探針先端原子との間で進行する結合形成の過程・電子状態の変化を明らかにすることである。
1. Bias nc-AFM/Sを基本とした電流・エネルギー散逸等の高感度同時計測システムの構築
高感度力センサーの開発:市販されている音叉型水晶振動子に金属探針およびシリコン探針を取り付け、nc-AFM/S用の力センサーとした。この、接着・固定方法を検討し、高感度力センサーとしての応用を探った。また、探針・試料間相互作用による振動子の固有振動数変化、トンネル電流、エネルギー散逸の高感度同時計測システムを構築した。
2. 分子系試料の調製と測定
シリコン(111)基板および、シリコン探針先端にダングリングボンドが形成されるように表面を清浄化し、このダングリングボンドに、アミノ基および水素原子で終端させる機構を超高真空チャンバー内に形成し、その終端条件を探った。シリコン基板上のダングリングボンドが水素原子で終端されると、その表面原子と清浄な探針間の相互作用引力は弱くなり、nc-AFM像は水素が終端された原子は凹に観察された。トンネル電流および散逸エネルギーも水素終端原子-探針間は、ダングリングボンドを持つ原子間に比べて小さくなった。この修飾表面に対して、探針試料間バイアス電圧スペクトルの取得をめざしたが、スペクトル計測中に探針が変化し、再現性のあるデータは得られていない。
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