1998 Fiscal Year Annual Research Report
走査トンネル顕微鏡による表面内部ナノ構造研究のための理論的基礎
Project/Area Number |
09440114
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Research Institution | Ochanomizu University |
Principal Investigator |
小林 功佳 お茶の水女子大学, 理学部, 助教授 (80221969)
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Keywords | 走査トンネル顕微鏡 / STM / BEEM / ブロッホ状態 / 表面電子状態 / 弾道的 / トンネル効果 / 伝達行列 |
Research Abstract |
弾道電子放射顕微鏡(BEEM)は走査トンネル顕微鏡(STM)を拡張したもので、表面の内部をナノ・スケールの空間分解能で調べることのできる有力な実験手段である。本研究では、昨年度に引き続きBEEMの理論的な研究を行った。おもな研究成果は、(1)原子スケールでの電子の輸送現象を曖昧さ無しに議論するために、STM探針から表面のブロッホ状態へのトンネル確率を正確に計算する方法を新たに開発したこと、および、(2)この方法を用いてトンネル電子の運動量分布を計算し、実験で観測されているBEEM電流の原子スケールでの変化の一因として運動量分布が重要であるということを理論的に示したことである。(1)については、電子の透過率を計算する際に、従来は、波動関数の境界条件を平面波に取ることが多く行われてきたが、これでは、透過確率が表面原子の周期ポテンシャルと漸近的な平面波の領域との間にできる人工的な界面の深さに強く依存してしまって、正確な透過確率を得ることは困難である。そこで本研究では、周期的境界条件を用いずに散乱計算からブロッホ波を構成する簡便な方法を新たに開発した。それは、平面波の境界条件を用いた散乱計算から完全系を構成し、伝達行列を対角化することによって得られる。そして(2)では、この方法をSTM探針からAu(110)の再構成表面へトンネルする電子の運動量分布の計算に応用し、STM探針の原子スケールの変化とともに運動量分布も数%変化する結果が得られた。さらに、この原子スケールでの変化を決める重要な要因は、STM探針からトンネルする電子のビームの真空領域での幅と表面の格子の周期のとの大小であることがわかった。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] Katsuyoshi Kobayashi: "Mechanism of subsurface imaging in scanning tunneling microscopy" Ultramicroscopy. 73. 163-168 (1998)
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[Publications] Katsuyoshi Kobayashi: "Tunneling currents and boundary conditions in ballistic electron emission microscopy" Physical Review. 57. 12456-12468 (1998)
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[Publications] 小林功佳: "走査トンネル顕微鏡と表面内部構造" 日本表面科学会学会誌「表面科学」. 19. 301-306 (1998)
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[Publications] 小林功佳: "弾道電子放射顕微鏡の原子分解能のメカニズム" 日本真空協会誌「真空」. (掲載予定).
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[Publications] Katsuyoshi Kobayashi: "Lateral currents in ballistic electron emission microscopy" Applied Surface Science. (掲載予定).
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[Publications] Katsuyoshi Kobayashi: "Tunneling into Bloch states from a tip in scanning tunneling microscopy" Physical Review B. (掲載予定).