光照射シリコン表面の走査トンネル顕微鏡による電子励起格子緩和の研究

使用扫描隧道显微镜研究光照射硅表面的电子激发晶格弛豫

• 批准号: 07740247
• 负责人: 服部 賢
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07740247/
• 关键词: 走査トンネル顕微鏡; 電子励起; 表面構造変化; 光照射

本研究の目的は、固体への光照射によって生じうる電子励起誘起原子移動を、特に固体表面において、直接に観察を試みることである。固体表面に注目する利点は、表面の原子サイズの凹凸が観察可能な走査トンネル顕微鏡(STM)が利用できる点である。私は、現有の超高真空STM装置を用いて、手始めに、シリコン(111)表面への赤外光半導体レーザー(hw0.95eV、4mW)照射時における原子移動の有無を調べた。バルクシリコンのバンド・ギャップ・エネルギー(Eg1.11eV)よりも低い光子エネルギーを選んだ理由は二つある。一つは、バルク光吸収による光起電力効果をなくすため、もう一つは、バルクに対するこの透過光を試料の裏側から入射させ、試料表側の観察表面に照射することを可能にするため、である。この系では、バンドギャップ中の表面電子準位が赤外光によって励起されることが、期待できる。私は以下の手順で実験を行った。まず、レーザーを照射しながら、100Å×100Å程の領域のSTM画像を得、すぐにレーザーをオフにし、同様のSTM画像を得る。この操作を繰り返した。異なる試料バイアス電位においても同様に繰り返し測定した。熱ドリフトの影響があるため、連続したSTM像は部分的にしか重ならないが、重なっている領域について、レーザー照射に対する同一原子の位置の相対変化について調べた。その結果、表面占有電子準位の凹凸を調べた場合、各原子の相対的な位置変化は観測されなかった。表面空電子準位については、表面テラス上の複数の原子が垂直方向に若干移動しているように観測された。また、統計数が少なく、具体的にどの条件の原子サイトが移動するのかについては不明である。しかしながら、その特定の原子に光が影響を与えていることが直接観察できた点は、本研究の成果である。今後、さらに明確な実験を行うために、一つのSTM画像中でレーザーのオン、オフを繰り返し、同一原子の相対位置変化の比較が容易に行えるようにする予定である。

The purpose of this study is to induce atomic movement by electron excitation, especially on solid surfaces, and to investigate directly. The observation of the surface of a solid is possible through the use of a microscope (STM). In contrast, the existing ultra-high vacuum STM device is used in the middle of the process, the initial temperature, the surface temperature and the infrared light semiconductor temperature (hw0.95eV, 4mW) are irradiated, and the presence or absence of atomic movement is modulated. For example, if you want to buy a car, you can buy a car. The light absorption effect of the sample is reflected by the incident light on the inside of the sample and the surface of the sample. The surface electron level in the system is the same as that in the infrared field. The following is an example of how to do this. The STM image of the 100 ×100 range is obtained. The STM image of the same range is obtained. This operation is not easy. Different sample sizes are available. The influence of heat on the position of the same atom is different from that of the STM image. As a result, the surface occupied electron alignment and concave-convex adjustment, the relative position of each atom is changed. The electron level on the surface is measured vertically by a plurality of atoms. The number of statistics is small, and the specific conditions of the atom are unknown. The results of this study are as follows: In the future, it will be clear that the position of the same atom will be easy to compare in STM images.