Microscopic Tunneling Properties of Exotic Surfaces

奇异表面的微观隧道特性

• 批准号: 13640327
• 负责人: YAMAGUCHI Tsuyoshi
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13640327/
• 关键词: First-Principle Calculation; Electronic State; Fullerene; Carbon-Nanotube; Scanning Tunneling Microscopy (STM); Fiels Emission Microscopy (FEM); Lippmann-Schwinger方程式; 電界放射

Research item 'electronic states of fullerene derivatives': By calculating from the first-principle, we explain STM images of 1,2,3 and 6 impurity pentagons in carbon sheet. Calculation of 1 pentagon system reproduces STM images. For 2 pentagons, HOMOs quite resemble to those of C60 molecule on Si(001)2×1 surface. For 3 pentagons, they also resemble to those of C60 on Si(111)7×7 surface.Impurity 6 pentagons is the model of the tip of carbon nanotube (CNT). Although many researchs of electronic states of CNT have been done over the world, the tip ends of all of CNT are 'open'. From the view point to utilize CNT for STM tip, we obtain electronic states of tip apex of 'closed' CNT. We have two types of CNT : arm-chair (C60) and zig-zag (C80). if pentagons of multi zig-zag CNT are arranged stellately, HOMOs have high charge density around 6 pentagons. Thus, we can reproduce field emission microscope (FEM) images which are obtained quite recently at Mie and Waseda Universities.Research item 'basic theory of field emission': By the complete set of above mentioned first-principle calculation, we get Green function, solve numerically Lippmann-Schwinger integral equation, and get the wavefunction of emitted electron. We apply to CNT and compare with FEM images.

研究项目“富勒烯衍生物的电子态”：通过第一原理计算，解释了碳片中1、2、3和6个杂质五边形的扫描隧道显微镜图像。计算1个五角形系统会再现STM图像。对于2个五边形，HOMO与C_(60)分子在Si(001)2×1表面上的HOMO非常相似。对于3个五边形，它们也类似于C_(60)在Si(111)7×7表面上的情况，杂质6个五边形是碳纳米管(CNT)尖端的模型。尽管世界各地对碳纳米管的电子态进行了大量的研究，但所有碳纳米管的尖端都是开放的。从将碳纳米管用于STM针尖的角度出发，我们得到了闭合的碳纳米管尖端的电子态。我们有两种类型的碳纳米管：扶手椅(C60)和锯齿形(C80)。如果多个锯齿形碳纳米管的五边形呈星状排列，则HOMO在6个五边形附近具有高的电荷密度。通过上述一整套第一性原理计算，得到格林函数，数值求解Lippmann-Schwinger积分方程，得到发射电子的波函数。将其应用于碳纳米管，并与有限元图像进行了比较。

项目成果

Tsuyoshi YAMAGUCHI: "Non-empirical Calculation of Electronic States of Impurity Polygon in Carbon Sheet : 1, 2 and 3 Pentagons"Surf.Sci.. 493. 597-603 (2001)

Tsuyoshi YAMAGUCHI：“碳片中杂质多边形电子态的非经验计算：1、2 和 3 五边形”Surf.Sci.. 493. 597-603 (2001)

N.FUJIMA, T.YAMAGUCHI: "New Cluster Science-Basis of Nanoscience"Kodansha Scientific(ed. S.Sugano et al.). 24 (2002)

N.FUJIMA、T.YAMAGUCHI：“新簇科学-纳米科学基础”讲谈社科学（S.Sugano 等编）。

藤間信久, 山口豪: "新しいクラスターの科学 ナノサイエンスの基礎(菅野暁・近藤保・茅幸二編著)"講談社サイエンティフィク. 24 (2002)

Nobuhisa Fujima、Go Yamaguchi：“新簇科学：纳米科学基础（由 Akira Kanno、Tamotsu Kondo 和 Koji Kaya 编辑）”讲谈社科学 24 (2002)。

M.Watanabe: "Study of Field Emission Characteristics of Carbon with the Scanning Atom Probe"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 7469-7475 (2002)

M.Watanabe：“用扫描原子探针研究碳的场发射特性”Jpn。

藤間信久: "新しいクラスターの科学-ナノサイエンスの基礎"講談社サイエンティフィク. 24 (2002)

藤间伸久：“新簇科学 - 纳米科学基础”讲谈社科学 24 (2002)。