走査トンネル顕微鏡を用いたトンネル電子ルミネッセンス法のシリコンナノ構造への応用

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(1)走査トンネル顕微鏡に、トンネル発光検出装置を組み合わせた、トンネル発光測定装置を試作した。測定の結果、トンネル発光において、表面プラズモンなどの機構によるものにくらべ、ルミネッセンス、特に欠陥に起因するルミネッセンスのシグナルは極度に微弱であることがわかった。(2)圧痕押下によりフレッシュな転位を導入した窒化ガリウム単結晶のカソードルミネッセンス測定、および理論的な考察により、次のようなことが明らかになった。A.圧痕押下による塑性変形によって導入されたフレッシュな転位も非発光的再結合センターとして振る舞い、結晶の発光特性を低下させる。また、その振る舞いは300℃程度の比較的低温のアニールによって大きく影響を受ける。B.窒化ガリウム結晶の転位密度が非常に高いにもかかわらず、強く発光するというパラドックスは、発光再結合しているエキシトンの実効的な拡散長が短いという理論的モデルによって説明される。(3)STMルミネッセンスを含む、STMトンネル電流励起現象を研究する際に重要になる電流量を増加させるとともに、高解像度のSTM像を得るために必要な極めて鋭い短針を再現性よく作成する装置の開発を行った。