カーボンナノチューブのトンネル分光による電子状態の研究

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広領域走査型の走査トンネル顕微鏡(STM)を用いることによって、一次元物質カーボンナノチューブのSTM像とトンネル分光を同時に観察した。本研究の特徴は、広領域走査型STMを用いることにより基板上に確率的に存在するカーボンナノチューブを比較的容易に測定し多数の結果を得、比較するというものである。基板としてグラファイトを用いることにより、直径約300Å-500Å、長さ約1μmのカーボンナノチューブのSTM像が得られている。選られたカーボンナノチューブの室温及び液体窒素沸点温度におけるトンネル分光(STS)実験では、現在のところ、状態密度がフェルミ準位でギャップのあるスペクトルのみが得られいる。カーボンナノチューブの構造と電子構造の相関を明らかにすること、具体的には、カーボンナノチューブの直径とギャップの相関を明らかにすることが目的であるが、測定毎のデータのばらつきが大きく系統的な変化は得られていない。この原因として、広域走査型のため走査用のピエゾが長くその振動が影響していること、基板とカーボンナノチューブに相互作用がある可能性、測定系の電気的な不安定性、さらに、実験中の印加電圧による試料の状態変化等が考えられ、測定条件の改善、装置の改良が必要である。本実験の最大の特徴である広領域走査型の走査トンネル顕微鏡(STM)での測定を実現するために、典型的なリファレンスデータと比較することが必要であり、具体的な方法は、通常の走査トンネル顕微鏡による測定データとの比較検討である。