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放射光励起STMによる原子分解能の元素・状態分析

使用同步辐射激发 STM 进行原子分辨率元素/状态分析

基本信息

批准号：
14702021
负责人：
齋藤彰
金额：
$ 19.3万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、特定元素のエネルギー吸収端にあわせた超高輝度・単色硬X線をSTM観察点に入射し、物質表面の状態・組成分析を原子分解能で行うことである。要点は、内殻励起で生じたフェルミ準位近傍の状態密度変化を、トンネル電流の変化としてとらえることである。これはSTM探針をコレクターにして放出電子を集める手法とは全く異なり、STM像の差分を観測するものである。この目的には高度に工夫されたSTM装置が必要であり、装置はSPring-8の超高輝度ビームライン(BL)に導入された。10μmの超高輝度X線を、超高真空中、STM測定点に、精度良く、短時間であわせこみ、BLでの作業高速化、能率化を進めつつ、信号測定系の高機能化を行った。まずX線照射自体による、基板表面への不要な影響を取り除き、次に原子分解能の元素分析のため、Si(111)清浄表面上のGeナノアイランドを測定した(Ge吸収端の上下で光を入射し、それぞれのSTM像を差分する測定)。ただしトポグラフ像を単純に差分するのでなく、精度向上のため、トンネル電流自体の差分をとる手法を開発した。さらに、ビームの2次元集光により励起数を増やした上、さらなるノイズ低減のため全反射条件を用いた。また、ノイズ源である放出電子電流をさらに抑えるため、カーボンナノチューブ探針を用いた。その結果、吸収端の上下で画像内のGeナノアイランドのみに変化が生じる現象が得られた。これはSi上でGeの元素識別に結びつく現象だと考えられる。同時に、副次的な成果として、SPMを用いて半導体だけでなく酸化物表面についても表面構造を観察し、表面の原子スケールでの平坦化処理に関する新知見が得られた。また、STMで有機分子のμmサイズドメイン内の抵抗を測定することに成功し、それが従来の抵抗値と異なることを示すことができた。これらの成果は論文として公表された。

The purpose of this study is to analyze the absorption end of specific elements, ultra-high brightness, single color hard X-ray, STM observation point, incident state of material surface, composition analysis, atomic decomposition energy, etc. The main points are that the internal shell excitation is generated, the state density near the standard is changed, and the current is changed. The STM probe emits electrons, and the STM image is different. For this purpose, the STM device is required to be highly time-consuming, and the device is introduced into the SPring-8 ultra-high brightness system (BL). 10μm ultra-high brightness X-ray, ultra-high vacuum, STM measurement point, good accuracy, short time, high speed of BL operation, high efficiency, high functionality of signal measurement system The influence of X-ray irradiation on the surface of the substrate was eliminated, and the atomic decomposition energy was determined by elemental analysis. The Ge content on the Si(111) surface was determined by the difference between the upper and lower light incident on the Ge absorption end and the STM image. The difference between the image and the current is pure and accurate. The number of excitation increases and the total reflection condition decreases. The source emits electron current. As a result, Ge in the upper and lower images of the absorption end is changed. The element identification of Ge on Si is very complicated. At the same time, new knowledge about the application of SPM in semiconductor materials, such as surface structure, surface atom and planarization treatment, has been obtained. The resistance of organic molecules in STM is measured successfully, and the resistance of organic molecules is measured differently. The results of this study are published in the paper.

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Construction of Independently Driven Double-Tip Scanning Tunneling Microscope

DOI：
10.1143/jjap.44.l120
发表时间：
2004
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
K. Takami;M. Akai‐Kasaya;A. Saito;M. Aono;Y. Kuwahara
通讯作者：
K. Takami;M. Akai‐Kasaya;A. Saito;M. Aono;Y. Kuwahara

Structural Study of Initial Growth of Nickel on Yttria-Stabilized Zirconia by Coaxial Impact-Collision Ion Scattering Spectroscopy

同轴碰撞-碰撞离子散射光谱法研究镍在氧化钇稳定氧化锆上的初始生长结构

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Jpn.J.Appl.Phys. 44,4B(in press)
影响因子：
0
作者：
Akira Saito;Kazuki Yamasaki;Masakazu Aono;Yuji Kuwahara et al.
通讯作者：
Yuji Kuwahara et al.

Structural Study of Metallic Growth on Yttria-Stabilized Zirconia Single Crystal by Coaxial Impact-Collision Ion Scattering Spectroscopy

同轴碰撞碰撞离子散射光谱法研究氧化钇稳定氧化锆单晶的金属生长结构

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Extended Abstracts of the 2004 International Conference on Solid State Devices and Materials, Tokyo
影响因子：
0
作者：
Akira Saito;Ken Shimizu;Masakazu Aono;Yuji Kuwahara et al.
通讯作者：
Yuji Kuwahara et al.

Structure of Atomically Smoothed LiNbO3 (0001) Surface

原子平滑 LiNbO3 (0001) 表面的结构