走査プローブ顕微鏡を用いてナノ加工した半導体表面での光電極反応

使用扫描探针显微镜在纳米制造的半导体表面上进行光电极反应

基本信息

批准号：
08218204
负责人：
魚崎浩平
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は面構造が規定された半導体単結晶表面を基板とし、その表面を走査プローブ顕微鏡システムを用いてnmスケールで加工する技術を開発するとともに、表面構造による反応性の違いを観察し、半導体の光電極反応を制御することを目的に行っている。本年度は半導体表面構造の安定性に及ぼす表面処理の効果を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて詳細に調べた。p-GaAs(100)を電解質溶液に浸漬し、わずかな還元電流が流れる電位領域に保持すると、表面酸化物が還元除去され、(100)(1×1)構造が原子分解能で観察できた。しかし、明瞭な原子像が観察される電位領域は使用する電解質溶液の種類によって大きく影響された。具体的にはHCl溶液中では比較的広い電位領域(アノード電流が流れはじめる電位より負)で原子像が観察されたのに対して、H_2SO_4溶液中では水素発生直前の電位では原子像が観察出来たもの、電位が正になると原子像はぼやけ、開回路電位付近では全く観察できなかった。これらの結果は表面ダングリングボンドの安定化が原子像の観察と密接に関連していることを示唆している。実際表面ダングリングボンドの安定化に有効であると考えられるS^<2->を含むNa_2S溶液中では幅広い電位範囲で非常に明確な原子像が観察され、この考え方が正しい事が確認された。これらの結果は表面反応性の制御という観点で非常に重要な結果である。

已经开发了这项研究来开发一种技术，用于处理半导体单晶表面的表面，其定义的表面结构是基板，然后使用扫描探针显微镜系统以NM尺度处理表面，并观察由于表面结构和控制半导体的光电极反应而导致的反应性差异。今年，使用原子力显微镜（AFM）详细研究了表面处理对半导体表面结构稳定性的影响。当将P-GAA（100）浸入电解质溶液中并保持在略微还原电流流动的电势区域时，将表面氧化物减少并去除，并且可以通过原子分辨率观察（100）（1×1）结构。但是，观察到清晰原子图像的潜在区域受到使用的电解质溶液类型的极大影响。具体而言，在HCL溶液中，在相对较大的电位区域观察到了原子图像（比阳极电流开始流动的电位为负），而在H_2SO_4溶液中，在氢生成之前的电位上观察到原子图像，以及当潜在的积极图像在积极的情况下，原子图像是模糊的，并且可以观察到模糊的电路。这些结果表明，表面悬挂键的稳定与观察原子图像密切相关。实际上，在含有S^<2->的Na_2s解决方案中，被认为在稳定表面悬挂键中有效，在广泛的电势范围内观察到非常清晰的原子图像，证实了这一想法是正确的。这些结果在控制表面反应性方面非常重要。