エネルギーフィルター電界放射顕微鏡による表面吸着電子状態解析の試み

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本研究の目的は、阻止型エネルギーフィルターを利用することによって、針状試料先端から電界放射される電子の放射パターンをエネルギー選択しながら拡大投映できる電界放射顕微鏡(FEM)-エネルギーフィルターFEM(EF-FEM)-を構築することである.電界放出電子のエネルギーを分解能よくフィルター制限してFEM像を観察することができれば、針先端の吸着原子・分子から共鳴・非弾性トンネル過程で電界放出されるエネルギー的に特徴をもった電子放射パターンを選択的に観察できる.今年度は、エネルギーフィルター投映用に用いる汎用LEED/Auger分析器を稼働させ、また、試料ステージを完成させ、電界放射パターンを観察した.そのとき、LEED/Auger装置の放電が起こり、実験を遂行する上での耐電圧に問題があることが判明した.そこで、電源の改造に着手したが、現在も改良・テスト中である.一方、電界放射を利用した拡大投影法で、銅のメッシュに載せたプラスミドDNAの観察をおこなった.倍率10000倍程度の分解能をもつ像を観察することができた.銅のメッシュを構成する細線に絡みついている粒子状の物体と、1μm以下の突起を明瞭に捉えた.この手法では、電界放射針に試料である銅メッシュを近づけて、電子の影絵を観察する.従って、倍率は、針の曲率、針と試料の距離で決まる.このようにして散乱された電子のエネルギーを分析して、非弾性散乱エネルギー像を捉えれば、本研究手法が有効に生かされることになる.また、原子間力顕微鏡(AFM)用Si探針の先端に銅メッシュを近づけて、上記と同様に透過FEM投影像を観察し、その先端の形状、電子状態を評価した.複雑な構造をもつAFM探針を評価する上で有効であることを示した.