ケルビンプローブ力顕微鏡による酸化チタン表面の金ナノ構造体と電荷移動に関する研究

使用开尔文探针力显微镜研究二氧化钛表面金纳米结构和电荷转移

• 批准号: 20J20223
• 负责人: 宮崎 雅大
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20223/
• 关键词: 操作プローブ顕微鏡; 原子間力顕微鏡; ケルビンプローブフォース顕微鏡; 表面光起電力; 光触媒; 半導体; 酸化チタン; ケルビンプローブ力顕微鏡; 表面電位; 触媒; バンド曲がり; 金ナノ構造体; クラスター分析; 表面ポテンシャル

本研究の目的は、酸化チタン表面上の一酸化炭素の酸化過程における金ナノ構造体と電荷移動現象の関係を原子スケールで解明することである。そのために本年度の計画は、Au/TiO2表面上の一酸化炭素の酸化過程における金ナノ構造体と電荷移動現象の関係を300 Kの室温環境において解明することであった。また室温での低ノイズおよび高安定化測定を目的として、測定系の改良に取り組む計画であった。当初は計画していなかったが、前年度において、ケルビンプローブフォース顕微鏡（KPFM）を用いた表面光起電力測定の高分解能化および測定時間の短縮に関する研究（AC bias KPFM）が進展したことを踏まえて、本年度ではAC bias KPFMに関する研究をさらに深めた。本手法では、試料に印加する交流電圧の振幅をフィードバック制御に用いるという新たな方式を提案し、一度の画像化で表面光起電力の分布を取得できることを示した。一度で画像化することで、測定ドリフトや探針変化による測定精度への悪影響を抑制することができ、これまでより高分解能な表面光起電力分布の取得が可能となる。以上をまとめた結果をBeilstein Journal of Nanotechnology誌で発表した。また新たな測定手法として、二重バイアス変調ヘテロダイン周波数変調KPFMを提案した。本手法により、位相同期回路の帯域を超えた高周波の交流電圧（数MHz）に対する静電気力の基本波成分と二倍波成分を同時に測定することが可能となった。従って、高周波電圧に対するCPDと同時に、誘電率やキャリア密度といった物理量をナノスケールの高空間分解能で測定することが可能となる。以上をまとめた結果をApplied Physics Letters誌で発表した。

The purpose of this study is to clarify the relationship between the acidification process of acidified carbon on the surface of acidified carbon and the charge transfer phenomenon. This year's plan is to clarify the relationship between the acidification process of an acidified carbon on Au/TiO2 surface and the charge transfer phenomenon at room temperature at 300 K. The purpose of low temperature and high stability measurement is to improve the measurement system. The research on high resolution energy and shortening measurement time of surface photoexcitation power measurement (AC bias KPFM) has been carried out in the past year. The research on AC bias KPFM has been carried out in this year. This method provides a new way to obtain the amplitude of AC voltage in the sample and the distribution of surface photoelectricity in the image. It is possible to obtain the distribution of photo-generated electric power on the surface of a high-resolution optical fiber by suppressing the influence of measurement accuracy on the measurement accuracy of the optical fiber. The above results are reported in the Beilstein Journal of Nanotechnology. The new measurement method is to adjust the frequency of the frequency of KPFM. This method can be used for simultaneous measurement of fundamental wave components of electrostatic force and double wave components of high frequency AC voltage (several MHz) in phase synchronization loop. High frequency voltage CPD, high frequency inductance, high spatial resolution The above results were reported in Applied Physics Letters.

项目成果

交流電圧制御法KPFMとEFMの複合による光起電力・接触電位差・静電容量の同時測定

使用交流电压控制方法 KPFM 和 EFM 的组合同时测量光伏力、接触电位差和电容

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮崎雅大;能登健太;菅原康弘;李艶君
• 通讯作者: 李艶君

クラスター分析による表面の化学種の自動識別

通过聚类分析自动识别表面化学物质

• 发表时间: 2021
• 作者: 宮崎雅大;菅原康弘;李艶君
• 通讯作者: 李艶君

界面状態密度を測定できる高周波と低周波の 交流バイアス電圧を用いるケルビンプローブ力分光法

使用高频和低频交流偏置电压的开尔文探针力谱可以测量界面态密度

• 发表时间: 2023
• 作者: 和泉遼;宮崎雅大;李艶君;菅原康弘
• 通讯作者: 菅原康弘

Electron dynamics of a single atom quantum dot tunable by AFM tip

通过 AFM 尖端可调谐的单原子量子点的电子动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuuki Adachi;Jan Brndiar;Huan Fei Wen;Quanzhen Zhang;Masato Miyazaki;Sourbh Thakur;Yasuhiro Sugawara;Hongqian Sang;Yan Jun Li;Ivan Stich and Lev Kantorovich
• 通讯作者: Ivan Stich and Lev Kantorovich

クラスター分析による表面の異なる化学種の自動識別

使用聚类分析自动识别表面上的不同化学物质

• 发表时间: 2020
• 作者: 宮崎雅大;菅原 康弘;李艶君
• 通讯作者: 李艶君