走査トンネル顕微鏡を用いた定在波法により界面散乱の位相の研究

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最近のデバイスの設計においては縮小化に伴い、構成する物質間の界面の影響が全体の特性に及ぼす割合が高まっている。このため、金属・金属、金属・半導体、半導体ヘテロ界面など各種界面における電気的特性をナノレベル・原子レベルのスケールで理解することは重要となってきている。本研究では、原子レベルの空間分解能で物質表面の構造を明らかにすることのできる走査トンネル顕微鏡(STM)を界面の研究に適用して、界面における構造と電気的特性との関連を直接的に対応づけることを目的としている。STMにより界面をプローブしその像を得る方法は幾つか提案されているがここでは界面での散乱により薄膜層内に閉じこめられた電子定在波を検出することにより界面の特性を調べる手法を用いる。本研究では特定の界面系に限定するつもりはないが、これまでテストケースとして、ほぼ整合な金属・金属界面であるPd/Cu(111)界面の研究を進めている。この系は、両金属の仕事関数の差が大きく界面における散乱強度が大きいことが予想され、したがって界面散乱による定在波が検出されやすいと考えられる。現在、この界面における仕事関数(ポテンシャルに相当)がPd層の厚さによってどう変化するかを測定している。また、超高真空STMにMBEを取り付けての実験を行っており、半導体ヘテロ界面の基板として適当と考えられるGaAs(001)表面のSTMによる研究も進めており、この表面でのさまざまな構造についての原子構造が明らかにしている。