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本研究では、レーザ光照射と走査トンネル顕微鏡(STM)法を組み合わせることにより、原子スケールの構造ゆらぎと光誘起金属-絶縁体相転移との関係を局所的かつ動的に調べた。Si(111)表面上に作成したインジウム(In)ナノワイヤー系について、レーザ光照射によって相転移が誘起されることを発見した。この相転移の発現機構として、Si基板のバンドが表面付近で湾曲しているために、基板から最表面In層に電荷が注入されて、In系の電子状態が変化して転移が誘起されるというモデルを提唱した。また、フェムト秒パルスレーザを用いた時間分解STM法を用いて相転移の動的挙動を調べた。その結果、相転移の速度は、バンド湾曲の緩和の速度によって決まることが明らかになった。さらに、探針-試料間電圧を変えることで、局所的に相転移を制御できることを明らかにした。本研究で明らかになった相転移現象および制御法は、これまで報告例がなく、全く新しい機構に基づくものである。この方法は、可逆的かつ高いスイッチング速度での相転移制御を可能とし、また、他の低次元金属/半導体基板系にも適用できるなど、幅広い応用が期待できる。
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