ヘテロ半導体-分子ナノ構造の創製と走査型プローブ顕微鏡を用いた構造・電子状態の解析

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本研究では、Si結晶面を基板として、規則的に配列したナノ構造を持つSi-Ge、Cなどのヘテロ半導体膜を調製し、その構造と電子状態を走査型プローブ顕微鏡(SPM)で解析することを第一の目的とした.このヘテロ膜上に、異種半導体材料や機能・生体分子を配向させ、機能電子材料を創製し、電気伝導性が悪い材料でも原子スケールで観察できる非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)を利用して、ハイブリッド材料のナノ構造を解析することを第2の目的とした.さらに、SPMの原子・分子操作機熊を利用して、ナノ構造の創製・改質の技術発展を図ることが第3の目的である.本年度は、昨年度に引き続き、上記の目的のために既存の超高真空走査型トンネル顕微鏡(STM)-最初に開発されたSPM-をAnsari博士の専用機として活用した.本装置は1x10^<-11>Torrの真空度を誇る高性能機である.Ansari博士自身で装置のテストを重ね、動作に不備がある真空機構部の補修や、研究目的に適したように試料ホルダーなどを新たに設計し、本学の工作室の協力の下、製作した.現在は博士の意に沿ったオペレーションができるようになっている.例えば、Si(111)清浄表面7x7再配列構造を原子分解能で問題無く観察できている.本年度は、その他、製作したGe、Cの蒸着源の特性を評価する実験を続けた.本蒸着源は、Si基板上に超構造・クラスター構造を持つヘテロ膜を成長させるためのものである.Si(111)7x7面にGeを様々な条件(基板温度、蒸着量、蒸着速度)で成長させ、その形態、電子状態変化をSTMで解析した.この成果は、本年3月末の応用物理学会で発表予定である.その他、Si基板にロタキサン分子を担持させる実験にも着手している.今後、本STM装置をnc-AFMとして動作できるようにする予定である.