水素誘起金属マイクロクラスターのトンネル物性

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本研究では、シリコン半導体の清浄面および酸化膜上に形成された金属マイクロクラスターのトンネル物性を調べることを目的としている。そのためにまず初めに、ナノメーターの大きさの金属マイクロクラスターの形成過程のその場観察を実施した。まず、マイクロクラスター作成の前段階に相当する金属の極薄膜の吸着構造の観察をSTMで実施した。Si(111)面の超構造である√<3>x√<3>-Ag、3x1-Ag,6x1-Agの形成過程について、これまで明らかでなかったいくつかの点について、新しい知見を得た。すなわち、これらの構造と元の7x7領域との境界構造についての類似性、3x1表面と6x1表面との関連性などである。次に、これらの構造から極めてミクロな金属クラスターの形成過程について、STMによるその場観察を実施した。マイクロクラスターの形状、大きさ、結晶方位、密度、高さ、形成場所などについて詳細な結果を得た。さらに、これらのクラスターがシリコン基板上に直接形成されているのか、あるいは水素原子や水素化物が介在しているか否かについての検討を行ったが、これについてはまだ結論が得られていない。問題は、STMによる水素の検出が困難なことにあり、水素の検出が可能なERDAやESDAなどの他の手法との同時測定の実施が今後の課題として残されたが、これについては、別途並行して準備を進め、予備的な実験はほぼ終了した。以上のように、金属クラスターの形成についてはかなり制御よく可能となったので、そのトンネル物性を調べる段階になりつつある。まだ予備的な段階ではあるが、STS測定もできるようになった。結論にはいたらなかったが、水素化物の有無、酸化物の有無などがクラスターのトンネル現象に及ぼす影響について実験的な検討を行った。