探針-試料間電圧印加チューニングによる結合形成過程の原子分解能・顕微分光解析

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20310058
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 新井 豊子 金沢大学, 数物科学系, 教授 (20250235)
• 連携研究者: 富取 正彦 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (10188790) ; 村田 英幸 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (10345663)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 走査プローブ顕微鏡 / 化学結合 / 結合形成過程 / ナノ表面・界面 / 顕微分光

研究概要

本研究は、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、試料表面上の原子と探針先端原子との間の結合形成の過程・電子状態の変化を明らかにすることを目的とした。このために高感度力センサーの開発、電子回路の高感度化により探針試料間相互作用力、電流、エネルギー散逸の高感度同時計測を実現した。シリコン-シリコン原子間の共有結合力は、局所電子状態密度に強く依存していることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Local interaction imaging by SiGe quantum dot probe (2012)
  • 著者名/発表者名: Jeong, Y. K., Arai, T, Tomitori, M.
  • 雑誌名: Current Appl. Phys. 巻: 12 ページ: 581-584
  • DOI: DOI:10.1016/j.cap.2011.09.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic resolution force microscopy imaging on a strongly ionic surface with differently functionalized tip (2010)
  • 著者名/発表者名: Arai, T., Gritschneder, S., Troger, L., Reichling, M.
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. B 巻: 28 ページ: 1279-1283
  • DOI: DOI:10.1116/1.3511505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorption State of 4, 4 Diamino-p-terphenyl through an Amino Group Bound to Si(111)-7x7 Surface Examined by X-ray Photoelectron Spectroscopy and Scanning Tunneling Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, T., Itabashi, A., Sasahara, A., Murata, H., Arai, T., Tomitori, M.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 114 ページ: 11109-11114
  • DOI: DOI:10.1021/jp102976a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-flux elucidation of initial growth of Ge clusters deposited on Si(111)-7x7 observed by scanning tunneling microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Ansari, Z. A., Arai, T., Tomitori, M.
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 79 ページ: 033302-1-033302-4
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.79.033302
  • 査読あり
• [雑誌論文] 走査型プローブ顕微鏡にみる電圧印加のナノ力学的相互作用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 富取正彦, 新井豊子
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 29 ページ: 239-245
  • DOI: DOI:10.1380/jsssj.29.239
  • 査読あり
• [学会発表] Non-contact AFM observation of Si(111)-(7×7) terminated with hydrogen (2011)
  • 著者名/発表者名: Arai, T., Ishikawa, T., Ikeshima, T., Tomitori, M.
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science(ISSS6)
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2011-12-12
• [学会発表] NC-AFM and Force spectroscopy applied to H terminated Si(111) 7x7 (2011)
  • 著者名/発表者名: Arai, T., Ikeshima, T., Zhang, Y., Tomitori, M.
  • 学会等名: 14th International Conferencence on Noncontact Atomic Force Microscopy(ncAFM2011)
  • 発表場所: Lindau(Germany)
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] π電子系分子で界面制御したシリコン/有機半導体素子の製作と評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西村高志,村田英幸,笹原亮,新井豊子,富取正彦
  • 学会等名: 応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県)
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] Nanoscale analysis by combined spectroscopies based on non-contact atomic force microscopy under a bias voltage (2010)
  • 著者名/発表者名: Arai, T., Ikeshima, T., Kiyohara, K., Tomitori, M.
  • 学会等名: 13th International Conferencence on Noncontact Atomic Force Microscopy(ncAFM2010)
  • 発表場所: 川県立音楽堂(石川県)
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Surface electron spectroscopy based on nc-AFM with changing bias voltage at closer tip-sample separations (2009)
  • 著者名/発表者名: Arai, T., Kiyohara, K., Sato, T., Tomitori, M.
  • 学会等名: 10th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures(ACSIN10)
  • 発表場所: Granada Conference Centre(Spain)
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] From non-contact to atomic scale contact between a Si tip and a Si surface analyzed using an nc-AFM and nc-AFS based instrument (2009)
  • 著者名/発表者名: Arai, T., Kiyohara, K., Sato, T., Kushida, S., Tomitori, M.
  • 学会等名: 12th international conference on noncontact atomic force microscopy(ncAFM2009)
  • 発表場所: Yale Univ.(USA)
  • 年月日: 2009-08-11
• [学会発表] Surface electron spectroscopy based on nc-AFM with changing bias voltage (2008)
  • 著者名/発表者名: Arai, T., Kushida, S., Kiyohara, K., Tomitori, M.
  • 学会等名: 11th international conference on noncontact atomic force microscopy(ncAFM2008)
  • 発表場所: Hotel Rafael Atocha, Madrid(Spain)
  • 年月日: 2008-09-16
• [学会発表] Current-Voltage Characteristics with Staircases of a Si Point Contact between a Si Tip and a Si Substrate (2008)
  • 著者名/発表者名: Arai, T., Kiyohara, K., Kushida, S., Tomitori, M.
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience^+Technology(ICN+T 2008)
  • 発表場所: Keystone(USA)
  • 年月日: 2008-07-20
• [図書] 走査プローブ顕微鏡.正しい実験とデータ解析のために必要なこと- (2009)
  • 著者名/発表者名: 新井豊子
  • 総ページ数: 357-363
  • 出版者: 共立出版
• [備考]
  • URL: http://nanophys.w3.kanazawa-u.ac.jp/
• [産業財産権] ポジショニング機構、及び、それを用いた顕微鏡 (2010)
  • 発明者名: 富取正彦、新井豊子、中榮穣
  • 権利者名: 北陸先端科学技術大学院大学
  • 産業財産権番号: 特許、特許第4644821号
  • 出願年月日: 2010-12-17
• [産業財産権] Positioning mechanism and microscope with the same (2010)
  • 発明者名: 富取正彦、新井豊子、中榮穣
  • 権利者名: 北陸先端科学技術大学院大学
  • 産業財産権番号: US patent、US 7, 672, 048 B2
  • 出願年月日: 2010-03-02
  • 外国