温度可変型STPによる実空間電位分布観察を通じた量子電気伝導現象の微視的解明

通过使用变温 STP 观察真实空间电位分布来微观阐明量子电传导现象

基本信息

批准号：
20K05319
负责人：
浜田雅之
金额：
$ 2.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

表面平行方向の電気伝導特性は、ステップなどの原子欠陥や吸着原子といった局所的な乱れから影響を受けることが知られているが、低温では、電子のコヒーレンス長が長くなるために、電子波の局在・閉じ込め効果等の局所構造間の相関が重要となる非局所現象が顕著となり、室温では見られない特異な表面電気伝導現象が現れることが期待される。また、これまで４端子法で表面電気伝導は評価されてきたが、それはあくまでも端子間の平均的な評価で、個々の局所情報を得ることは容易ではない。そこで、それを可視化するために低温下で動作可能な温度可変型走査トンネルポテンショメトリ(VT-STP)という顕微鏡の開発を目指してきた。テクニカルに最大の問題となっているのは、STP実験のために、表面上の２か所で電気的接触を取る方法である。目指している表面系のSi清浄表面上に異種原子を吸着し作成される長周期構造を持つ系に対しては、表面作成過程で１２００℃程度の高温熱処理が必要な事が多く、電気的接触を得ることは容易ではない。これまで、そのような高温に耐えられてかつ不活性であるTa電極を表面に作成することで電気的接触をとることに成功しているが、Ta電極の作成時間の低減・精密な膜厚制御を可能にするために、これまでのプラズマガン方式による蒸着から、スパッタによる蒸着でTa電極を作成した結果、Si表面上に異種金属を吸着させて作成した清浄表面に通電することに成功し、室温下でSTP測定を行うことに成功した。また、測定の歩留まりを向上させるために、犠牲酸化膜処理による熱処理温度の低減、レーザー光による局所加熱、静電容量を利用した探針の位置制御等を試みた。以上のように、Ta電極によって表面に電気的接触をとるめどがついたので、低温下での実験の準備を進めている。

众所周知，平行表面中的电导性能受到局部干扰的影响，例如原子缺陷，例如台阶和吸附原子，但是在低温下，电子的连贯性长度变长，非局部现象变得更长，而非局部现象则存在，其中局部结构的相关性，例如，孔的本地化和孔的孔之间的相关性，并不重要，并且是一个独特的现象，是一种独特的效果，是一种独特的效果，是一个独特的效果，是一种事件，是一种事件，是一种事件，并且是一个独特的效应。温度。此外，尽管到目前为止已经使用四端方法对表面电导率进行了评估，但这仅仅是终端之间的平均评估，并且获取单个局部信息并不容易。因此，为了使其可视化，我们的目的是开发一个称为可变温度扫描隧道电位计量计（VT-STP）的显微镜，该显微镜可以在低温下进行操作。最大的技术问题是在表面上两个位置进行电气接触的方法进行STP实验。对于具有长期周期结构的系统，这些系统是通过在表面系统的Si清洁表面上吸附的杂原子而产生的，在表面准备过程中通常需要在1200°C左右的高温热处理，因此很难获得电气接触。 Until now, we have successfully made electrical contact by creating a Ta electrode that can withstand such high temperatures and inert it on the surface, but in order to reduce the time for creating the Ta electrode and enable precise film thickness control, we have created a Ta electrode by sputtering deposition from the previous plasma gun method, and as a result, we have successfully applied the clean surface created by adsorbing dissimilar metals on the Si surface, and have successfully performed STP在室温下进行测量。此外，为了提高测量的产量，我们尝试通过使用牺牲氧化物膜处理，激光光局部加热并使用电容来降低热处理温度。如上所述，已经设置了TA电极与表面进行电接触，并在低温下进行实验的准备。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

走査トンネルポテンショメトリーによる表面電気伝導評価

通过扫描隧道电位法评估表面电导率

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
浜田雅之;長谷川幸雄
通讯作者：
長谷川幸雄

Si(111)-(7x7)表面の走査トンネルポテンショメトリー測定

Si(111)-(7x7) 表面的扫描隧道电位测量

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐々木樹;孫麗娜;黒澤優;高橋辰宏;硯里善幸;A. Yurtsever,P. Wang,F. Priante,Y. M. Jaques,K. Miyazawa,K. Miyata,M. J,MacLachlan,A. S. Foster,T. Fukuma;浜田雅之，Hung-Hsiang Yang，長谷川幸雄
通讯作者：
浜田雅之，Hung-Hsiang Yang，長谷川幸雄

Electrical Conductivity Across Line Defects on the Si(111)-7×7 Surface

Si(111)-7×7 表面上线缺陷的电导率