低温STMによるシリコン(100)清浄表面及び吸着表面の研究

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Si(111)7x7及びSi(100)2x1表面に於るC_<60>とC_<84>の吸着をFI-STM/STSにより詳しく調べ、Si(111)とSi(100)面においてC_<60>は、Siのダングリングボンドとの強い結合により、室温に於て分子回転をせずに安定に吸着、その結果、C_<60>の局所電子状態密度分布を反映した内部構造がSTMにより観察された。Si(100)表面においてC_<60>を薄膜成長させると、Stranskl-Krastanov型の島状成長を示すが、第1層目と第2層目は局所的なP(4x4)及びC(4x3)の規則性をもち、第3層目からfcc(111)面方位を持つ単結晶が成長する。Si(100)表面におけるC_<84>は基板を100℃程度に加熱し蒸着をすることにより、世界で初めて単結晶生成に成功し結晶構造がfccであることをSTMにより明かにした。C_<60>の内部構造とバンド計算(川添グループ)を比較することにより、フラーレン分子の吸着位置の対称性を決定できることがわかった。アルカリ金属の半導体表面吸着研究において、本年度は特に、Si(111)7x7表面でNaを300℃で飽和吸着して得られるSi(111)-3x1Na構造を詳細に調べた。この表面構造を決定するとともに、STS、仕事関数変化の実験結果から、この表面が半導体的でありその結果酸素吸着に対する活性が低いことを説明した。