超高分解能原子間力プローブ法による原子の力学的分光と制御

使用超高分辨率原子力探针方法进行原子机械光谱和控制

• 批准号: 11226204
• 负责人: 森田 清三
• 金额: $ 116.86万
• 依托单位: Osaka 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11226204/
• 关键词: 非接触原子間力顕微鏡; 原子分解能; 原子の力学的識別; 原子の力学的操作; ダンピングエネルギー; ピラーの形成; 磁気相互作用力; 交換相互作用力顕微法; 原子間力顕微鏡; 非接触; 原子間力の判別; 原子の力学的同定; 交換力顕微法; 原子位置の力学的制御; 極低温; 原子間力; 原子間力分光; フォース・マッピング; 探針先鋭化; 探針清浄化

1)Si/Sn混在表面での原子の力学的識別:相分離したγ-Sn/Si(111)-(【square root】3x【square root】3)R30°モザイク相とSi_xSn_<1-x>/Si(111)7x7相で、混在するSi原子とSn原子の力学的識別に成功した。2)si(111)【square root】3×【square root】3-AgIET構造のAg原子直接画化:熱揺らぎの無い極低温非接触AFM測定ではAg原子が直接画像化可能との理論班の予言を実証した。3)Ge原子の力学的垂直引き抜き・水平移動:Ge(111)C(2x8)表面でGe原子の力学的垂直および水平原子操作に成功した。4)Siアダトム欠陥の修理:Si(111)7x7表面で、Siアダトム原子の力学的垂直引き抜き後、その欠陥の力学的修理に成功した。5)ケルビンプローブ力顕微鏡による原子識別:清浄なSi探針で測定したSi(111)5【square root】3×5【square root】3-Sb接触電位差(CPD)像でSiとSb原子の識別に成功した。6)ダンピングエネルギーの解析:Si(111)やGe蒸着した試料で、ダンピングエネルギー(DA)像を得、探針-試料間距離変化を調べた。探針-試料間電圧に対する応答も調べ、DAの変化が探針試料間容量振動の変位電流によるジュール発熱が一因であると結論した。7)深針先端へのピラー形成:高分解能像を得るためにSi探針先端に突起を形成した。SEMの電子ビームをSi探針に照射して炭素ピラーを形成し、またSiピラーの形成条件を探った。8)磁気相互作用力の原子分解能測定:スピン分解能を持つ新しい交換相互作用力顕微法の確立を目的とし、磁性体探針による反強磁性体表面のNC-AFM観察を行い、原子分解能で磁気相互作用力の測定が可能であることを実験的に示した。9)磁気的相互作用力の性質の理論的解明:ab initio計算を用いた理論的研究を行い、強磁性体探針と反強磁性体表面との間に働く磁気的相互作用力の性質を明らかにした。

1)Si/Sn mixed on the surface で <s:1> atom <e:1> mechanical identification: phase separation たγ -sn /Si(111)-(【square root】3x【square Root] 3) R30 ° モ ザ イ ク phase と Si_xSn_ < > 1 - x/Si (111) 7 x7 phase で, mix in す る Si と Sn atoms の mechanics recognition に successful し た. 2)si(111) [square root] 3× [square root] 3-Agiet structure for direct mapping of <s:1> Ag atoms: thermal shaking らぎ <s:1> non-contact AFM determination at extremely low temperature <s:1> direct mapping of Ag atoms が possibility と <s:1> theoretical class <e:1> given a statement を practical proof た た. 3) Vertical extraction and horizontal movement of Ge atom <s:1> mechanics :Ge(111)C(2x8) surface で vertical および horizontal atom operation of Ge atom <e:1> mechanics に successful た た. 4) Si ア ダ ト ム owe 陥 の repair: Si (111) 7 x7 surface で, Si ア ダ ト ム atomic の mechanics of vertical led き, after sorting き そ の owe 陥 の mechanics repair に successful し た. 5) ケ ル ビ ン プ ロ ー ブ force 顕 micromirror に よ る atomic recognition: qing な at determination of Si probe で し た Si (111) 5 square root 3 x 5 】 【 square root] 3 - Sb contact potential difference (CPD) like で Si と Sb atom の recognition に successful し た. 6) ダ ン ピ ン グ エ ネ ル ギ ー の analytic: Si (111) や Ge steamed し た try で, ダ ン ピ ン グ エ ネ ル ギ ー (DA) as を, the distance between the probe - sample - を adjustable べ た. Between probe and sample electricity 圧 に す seaborne る 応 answer も べ, DA の variations change が probe sample capacity between vibration の - a current に よ る ジ ュ ー ル 発 hot が a for で あ る と conclusion し た. 7) The formation of the deep needle tip へ, ピラ and ピラ : the high decomposition energy is like を, and the るためにSi probe tip に protrusion を forms a た. SEM の electronic ビ ー ム を Si probe に irradiation し て carbon ピ ラ ー を し, ま た Si ピ ラ ー の forming conditions を agent っ た. 8) magnetic 気 interaction の atomic decomposition can determine: ス ピ ン can decompose を hold つ new し い exchange interaction の 顕 micro method established を purpose と し, magnetic probe に よ る の against strong magnetic body surface NC - AFM 観 examine を line い interactions, atomic decomposition can で magnetic 気 の determination が may で あ る こ と を be 験 に し in た. 9) the interaction of magnetic 気 の interpret nature の theory: ab initio calculation を with い た theory research を い, strong magnetic body probe と against strong magnetic body surface と の between に 働 く interaction force of magnetic 気 の nature を Ming ら か に し た.

项目成果

森田清三、菅原康弘: "ナノカ学に基づいた原子分子技術"生産と技術. 52・2(In press). (2000)

Seizo Morita、Yasuhiro Sukawara：“基于纳米化学的原子和分子技术”52・2（出版中）。

S.Morita et.al.: "Defects and Its Charge Imaging on Semiconductor Surfaces by Noncontact Atomic Force Microscopy and Spectroscopy"Journal of Crystal Growth. (In press). (2000)

S.Morita 等人：“通过非接触原子力显微镜和光谱法对半导体表面进行缺陷及其电荷成像”晶体生长杂志。

S.Morita et.al.: "Correlation of frequency shift discontinuity to atomic positions on a Si(111)7x7 surface by noncontact atomic force microscopy"Nanotechnology. Vol.11(In press). (2000)

S.Morita 等人：“通过非接触原子力显微镜将频移不连续性与 Si(111)7x7 表面上的原子位置相关”纳米技术。

R.Nishi et.al.: "Phase change detection of attractive force gradient by using a quartz resonator in noncontact atomic force microscopy"Appl.Surf.Sci.. (In press). (2000)

R.Nishi 等人：“在非接触式原子力显微镜中使用石英谐振器进行吸引力梯度的相变检测”Appl.Surf.Sci..（正在出版）。

Y.Sugawara et.al.: "Non-contact AFM Images Measured on Si(111)√3x√3-Ag and Ag(111) surfaces"Surface and Interface Analysis. 27・5-6. 456-461 (1999)

Y.Sukawara 等人：“在 Si(111)√3x√3-Ag 和 Ag(111) 表面上测量的非接触式 AFM 图像”表面和界面分析 27・5-461 (1999)。