Study on local surface electrical conduction by scanning microscopic four-point probes in ultrahigh vacuum

超高真空中显微四点探针扫描局部表面电导研究

基本信息

  • 批准号:
    13305004
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.04万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We have developed a ultrahigh-vacuum system for electrical conductivity measurements with high surface sensitivity by using monolithic micro-four-point probe method (probe spacing being 4〜40μm) at temperatures ranging from 10 K to room temperature, combined with simultaneous structure analysis by reflection-high-energy electron diffraction (RHEED). This apparatus enables direct measurements of electrical conductivity at the topmost atomic layers on crystal surfaces as a function of temperature. We have made several new findings with this apparatus.(1)A quasi-one-dimensional metallic surface, Si(111)-4×1-In, was found to show a metal-insulator transition around 120 K as revealed by a dramatic increase in resistance by cooling. This is consistent with a picture of Peierls transition accompanied with charge-density waves.(2)A two-dimensional metallic surface, Si(111)-√3×√3-Ag, was found to show a metal-insulator transition around 230 K as revealed by a dramatic increase in resistance by cooling. Combined with photoemission spectroscopy study, the low-temperature phase is not a band insulator. Weak localization may play a role.(3)A quasi-one-dimensional metallic surface, Si(557)-Au, was found to be semiconductive in terms of electrical conduction. This may be due to atomic defects which break up the metallic atomic chains into segments.
采用单片微型四探针法(探针间距为4 × 40μm),结合反射高能电子衍射(RHEED)结构分析,研制了一套超高真空系统,可在10 K ~室温范围内进行高表面灵敏度的电导率测量。该仪器能够直接测量晶体表面最顶层原子层的电导率随温度的变化。我们用这个仪器有了几个新的发现。(1)A准一维金属表面Si(111)-4 1-In在120 K附近出现了金属-绝缘体转变,冷却后电阻急剧增加。这与伴随着电荷密度波的佩尔斯跃迁的图像是一致的。(2)A二维金属表面Si(111)-Ag_(113)× Ag_(113)-Ag在230 K附近出现金属-绝缘体转变,冷却后电阻急剧增加。结合光电子能谱研究,低温相不是能带绝缘体。弱定位可能起作用。(3)A发现准一维金属表面Si(557)-Au在导电方面是非线性的。这可能是由于原子缺陷将金属原子链分解成片段。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
S.S.Lee, J.R.Ahn, N.D.Kim, S.V.Ryjkov, S.Hasegawa, et al.: "Adsorbate-induced pinning pf a charge-density wave in a quasi-1D metallic chains : Na on the In/Si(111)-(4x1) surface"Physical Review Letters. 88. 196401-1-196401-4 (2002)
S.S.Lee、J.R.Ahn、N.D.Kim、S.V.Ryjkov、S.Hasekawa 等人:“准一维金属链中吸附物诱导的电荷密度波钉扎:Na 在 In/Si(111)-(
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
ナノテクノロジーのための走査電子顕微鏡
用于纳米技术的扫描电子显微镜
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    日本表面科学会編;長谷川修司;他 分担執筆
  • 通讯作者:
    他 分担執筆
S.Hasegawa, I.Shiraki, T.Tanikawa, C.L.Petersen, et al.: "Direct measurement of surface-state conductance by microscopic four-point probe method"Journal of Physics : Condensed Matter. 14. 8379-8392 (2002)
S.Hasekawa、I.Shiraki、T.Tanikawa、C.L.Petersen 等人:“通过显微四点探针法直接测量表面态电导”物理学杂志:凝聚态物质。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.V.Ryjkov, T.Nagao, V.G.Lifshits, S.Hasegawa: "Phase transition and stability of Si(111)-8x'2'-In surface phase at low temperature"Surface Science. 488. 15-22 (2001)
S.V.Ryjkov、T.Nagao、V.G.Lifshits、S.Hasekawa:“低温下 Si(111)-8x2-In 表面相的相变和稳定性”表面科学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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Shuji Hasekawa、Ichiro Shiraki、Sukehito Tanabe、Rei Yasuhara、Taizo Kanakawa、Yuhiro Tanikawa、Iwao Matsuda:“使用显微 4 端子探针测量表面电导率”表面科学 23. 740-752 (2002)。
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知道了