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、さらに、SPMの原子・分子操作機能を利用して、ナノ構造の創製・改質の技術発展を図ることを次の目的とした.本年度は、超高真空走査型トンネル顕微鏡(STM)をAnsari博士の専用機としてフルに稼働させた.本装置は1x10^<-11> Torrの真空度を誇る高性能機である.昨年度までに、Ansari博士自身で装置のテストを重ね、Ge、C蒸着源の試作し、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試料ホルダーなどの製作を完了した.それらを利用して、Si(111)-7x7再構成表面をSTMで原子分解能観察し、この表面の上に、Ge、Cの超薄膜を成長させた.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、基板温度:室温、蒸着量(膜厚):0.5ML、蒸着速度:0.005ML/minで、7x7構造の半単位胞を一つのユニットにしたハニカム状の長周期規則構造を均一に作製することに成功した.周期は約2.7nmであり、この程度の大きさをもつ分子を規則的に配列させるための基板としての応用が期待できる.この成果は、3月、9月の応用物理学会、9月の国際会議(JAISTNT2004、石川県)で発表した.また、Surface Science Letters誌に投稿し受理され、現在、印刷中(web上で公開中)である.