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2012 年度 実施状況報告書

原子操作を用いた新物質創世のための原子サイズ反応場の構築

研究課題

研究課題/領域番号 24651116
研究機関名古屋大学

研究代表者

阿部 真之  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00362666)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワード原子操作 / 反応場 / 非接触原子間力顕微鏡 / AFM
研究概要

本研究では、超高真空で動作する非接触原子間力顕微鏡(Noncontact Atomic Force Microscope; NC-A
FM)の高性能化を行い、半導体表面において原子操作を室温環境下で成功した。さらに、Si(111)-(7x7) に、Au
やAg、Pb などの金属を蒸着させ、原子操作によって、一つのハーフユニットセル原子を集め、3次元のナノク
ラスタを作成し、1次元もしくは2次元、3次元のクラスタを作製し、物性評価を行うことを目的としている。そのためには、さらに多くの原子を閉じ込める必要があり、Si(111)-(7x7) のハーフユニットセルよりも大きい反応場が必要となる。そこで、本研究のもう一つの目的として、原子操作を用いた新物質創世を行うために、任意の大きさの原子サイズの反応場を実現することに挑戦する。
今年度は、Si(111)-(7x7) のハーフユニットセル内で、クラスタ合金を作製することに成功した。原子レベルの反応場では、基板試料との相互作用によっても、クラスタ生成の条件が異なってくると考えられる。また、クラスタ安定に存在する原子数も、基板材料とクラスタを構成する原子種によって異なるはずである。さらに、条件によっては、1次元もしくは2次元、3次元のクラスタが作られる場合もある。そこで、いくつかの条件下で、安定なクラスタの存在する場合を見出した。イオン結晶の電子脱離実験に関しては、イオン結晶の原子分解能を確認し、脱離実験の準備を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

24年度の目標であった「半導体表面における相境界領域の作成」および「電子線脱離による表面ナノピット作成」に関しては、少し遅れが生じている。一方、25年の課題に関しては前倒しで実験を行い、成果を得た。したがって、概ね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

研究計画書のとおり実験を進めていく予定である。

次年度の研究費の使用計画

約35万円程度の繰越が発生している。本年度は実験を本格的に進めるために、試料ホルダ等の真空部品を購入する。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (17件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Force mapping on hydrogen terminated Si(111)-(7x7) surface2013

    • 著者名/発表者名
      A. Yurtsever, Y. Sugimoto, H. Tanaka, M. Abe, S. Morita, M. Ondracek, P. Pou, R. Perez, and P. Jelinek
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 ページ: 155403-1/-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.155403

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous noncontact AFM and STM of Ag:Si(111)-(√3x√3)R30°2013

    • 著者名/発表者名
      A. Sweetman, A. Stannard, Y. Sugimoto, M. Abe, S. Morita, and P. Moriarty
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 ページ: 075310-1/-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.075310

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of tip polarity on Kelvin probe force microscopy images of thin insulator CaF2 films on Si(111)2012

    • 著者名/発表者名
      A. Yurtsever, Y. Sugimoto, M. Fukumoto, M. Abe, and S. Morita
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: Vol.101 ページ: 083119-1/-3

  • [雑誌論文] Understanding image contrast formation in TiO2 with force spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      A. Yurtsever, D. Fernandez-Torre, C. Gonzalez, P. Jelinek, P. Pou, Y. Sugimoto, M. Abe, Ruben Perez, S. Morita
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 85 ページ: 125416-1/-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.125416

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three dimensional scanning force/tunneling spectroscopy at room temperature2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugimoto, K. Ueda, M. Abe, and S. Morita
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matte

      巻: 24 ページ: 084008-1/-7

    • DOI

      10.1088/0953-8984/24/8/084008

    • 査読あり
  • [学会発表] Non-contact Atomic Force Microscopy Study of Oxygen-adsorbed Si(111)-(7×7) Surface at Room Temperature2012

    • 著者名/発表者名
      J. Onoda
    • 学会等名
      20th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      Naha, Japan
    • 年月日
      20121217-20121219
  • [学会発表] Simultaneous Current and Force-Induced Atom Switching2012

    • 著者名/発表者名
      S. Yamazaki
    • 学会等名
      20th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      Naha, Japan
    • 年月日
      20121217-20121219
  • [学会発表] Fabrication and operation of atomic switch of Pb cluster on Si(111)-(7x7) surface with a combined AFM/STM at room temperature2012

    • 著者名/発表者名
      E. Inami
    • 学会等名
      20th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      Naha, Japan
    • 年月日
      20121217-20121219
  • [学会発表] Atomic Force Microscopy observation on In/Si(111)-4x1 surface at room temperature2012

    • 著者名/発表者名
      K. Iwata
    • 学会等名
      20th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      Naha, Japan
    • 年月日
      20121217-20121219
  • [学会発表] Relation between force and conductance on the Si(111)-(7x7) surface2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugimoto
    • 学会等名
      20th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      Naha, Japan
    • 年月日
      20121217-20121219
  • [学会発表] Current-Induced Switching of the Si4 Tetramer2012

    • 著者名/発表者名
      S. Yamazaki
    • 学会等名
      14th International Conference on Vabrations as Surfaces
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      20120924-20120928
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いたIn/Si(111)-4×1表面の室温測定

    • 著者名/発表者名
      岩田孝太
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
  • [学会発表] 電流と力によるSiテトラマーの原子スイッチ

    • 著者名/発表者名
      山崎詩郎
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
  • [学会発表] 電流注入による Si テトラマーの原子スイッチ

    • 著者名/発表者名
      山崎詩郎
    • 学会等名
      第32会表面科学学術講演会
    • 発表場所
      東北大学
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡による In/Si(111)-4×1 表面の室温観察

    • 著者名/発表者名
      岩田孝太
    • 学会等名
      第32会表面科学学術講演会
    • 発表場所
      東北大学
  • [学会発表] Si(111)-7x7 上の Si テトラマーの構造と原子スイッチ

    • 著者名/発表者名
      高谷玲平
    • 学会等名
      第32会表面科学学術講演会
    • 発表場所
      東北大学
  • [学会発表] 3D force maps on CaCO3(104) at room temperature

    • 著者名/発表者名
      Stefan Kuhn
    • 学会等名
      15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
    • 発表場所
      Česky Krumlov, Czech Republic
  • [学会発表] Alkali-metal adsorption and manipulation on a hydroxylated TiO2 (110) surface using atomic force microscopy

    • 著者名/発表者名
      A . Yurtsever
    • 学会等名
      15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
    • 発表場所
      Česky Krumlov, Czech Republic
  • [学会発表] Understanding image contrast in TiO2 with force spectroscopy and theoretical simulations

    • 著者名/発表者名
      Delia Fernández-Torre
    • 学会等名
      15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
    • 発表場所
      Česky Krumlov, Czech Republic
  • [学会発表] AFM on a Hydrogenated Si 7x7 Surface: Exploring Different Interaction Regimes

    • 著者名/発表者名
      A. Yurtsever
    • 学会等名
      15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
    • 発表場所
      Česky Krumlov, Czech Republic
  • [学会発表] Kelvin probe force microscopy characterization of TiO2 (110)-supported Au clusters

    • 著者名/発表者名
      A. Yurtsever
    • 学会等名
      15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
    • 発表場所
      Česky Krumlov, Czech Republic
  • [学会発表] The role of the atomic thermal movements on the STM/FM-AFM images: how is a Si tetramer observed on the Si(111)-7×7 surface at RT?

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugimoto
    • 学会等名
      15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
    • 発表場所
      Česky Krumlov, Czech Republic
  • [図書] LabVIEW FPGAではじめる計測・制御2012

    • 著者名/発表者名
      阿部真之
    • 総ページ数
      320
    • 出版者
      オーム社

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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