半導体表面上III、IV族金属ナノ構造の低次元ダイナミクス

半导体表面上 III 族和 IV 族金属纳米结构的低维动力学

• 批准号: 03J11016
• 负责人: 守川 春雲
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J11016/
• 关键词: 電荷密度波(CDW); フェルミ面マッピング; CDW-格子ロッキング; ソリトン

1次元、2次元の低次元金属系では3次元金属系と比べて電子電子相互作用、電子格子相互作用が大きく、そのため、電荷密度波(CDW)に代表される特異な現象、相転移の発現が期待される。従来このような低次元系は電子状態に指向性のある3次元固体を用いて研究されてきたが、本研究では表面という直視可能かつ本質的な低次元系を用いて行う。前年度の1次元金属系(In/Si-4xl系)に引き続き、今年度は2次元金属系であるPbまたはSn吸着GeまたはSi(111)表面上【square root】3×【square root】3相を対象とした。低温においてこれらの系で発現する3x3構造への相転移はCDW、秩序無秩序相転移の間で盛んに議論されており、表面物理のコミュニティーで最も盛んに研究されている現象の一つである。ところで2次元系の相転移の理解には系のフェルミ面の形状を知ることが必要不可欠である。そのため、まず、市販の光電子アナライザー、ステッピングモーター等を用いた「等エネルギー光電子強度マッピング装置」を自作した。そしてそれを用いて上記2次元金属系のフェルミ面を調べた。その結果、これらの系の電子状態は室温においても3x3周期に従っていることが明確に示された。次に、これらの系の走査トンネル分光測定及び、端針間隔がμmオーダーのμ4端針を用いた温度可変表面電気伝導測定を行い、低温における3x3構造が金属的であることを示した。このことは金属絶縁体転移であるCDWの描像に反する。以上より、3x3相転移は、電子状態の本質的な周期に起因する秩序無秩序的な相転移であることが決定された。なお、今回開発された装置は、他の2次元金属系(Ag/Ge,Au/Ge)にも応用され、最も典型的な2次元金属系であるSi上の類似相との比較研究も併せて行われた。

在1和2维的低维金属系统中，电子电子相互作用和电子晶格相互作用大于3维金属系统，因此，预期特殊现象的发生，例如电荷密度波（CDW）。通常，已经使用三维固体研究了这种低维系统，这些固体在电子状态下具有方向性，但是在这项研究中，表面用于使用直接可见且本质上可见的低维系统。遵循上一年的1D金属系统（IN/SI-4XL系统），今年我们将二维金属系统的PB或SN吸附GE或SI（111）的表面瞄准了三个阶段。在CDW和订单阶段过渡之间广泛讨论了在这些系统中在这些系统中表达的3x3结构的相变，并且是表面物理学群落中最积极研究的现象之一。顺便说一句，必须了解系统的费米表面的形状，以了解二维系统的相变。因此，首先，我使用市售的光电子分析器，步进电机等建造了“ Equienergy光电子强度映射设备”。这用于检查2D金属系统的费米表面。结果，清楚地表明，即使在室温下，这些系统的电子状态也遵循3x3周期。接下来，使用μ4端针的扫描隧道光谱和可变温度表面电导率测量，并用末端针间距为μm，表明低温下的3x3结构是金属的。这与CDW的图像相反，CDW是金属绝缘子的过渡。从以上确定的是，3x3相变是由电子状态的基本周期引起的有序且无序的相变。这次开发的设备也已应用于其他二维金属系统（AG/GE，AU/GE），并已将其与Si（最典型的二维金属系统）上的相似阶段进行了比较。

项目成果

I.Matsuda, H.Morikawa, C.-H.Liu, S.Ohuchi, S.Hasegawa, T.Okuda, T.Kinoshita, C.Ottaviani, A.Cricenti, M.D'angelo, P.Soukiassian, G.LeLay: "Electronic evidence of symmetry breakdown in surface structure"Physical Review B. 68. 085407 (2003)

I.Matsuda、H.Morikawa、C.-H.Liu、S.Ohuchi、S.Hasekawa、T.Okuda、T.Kinoshita、C.Ottaviani、A.Cricenti、M.Dangelo、P.Soukiassian、G

シリコン表面上での電荷密度波の格子整合効果とソリトンダイナミクス

硅表面电荷密度波的晶格匹配效应和孤子动力学

• 发表时间: 2004
• 期刊: 表面科学 25
• 作者: 守川春雲;松田巌;長谷川修司
• 通讯作者: 長谷川修司

C.Liu, I.Matsuda, H.Morikawa, H.Okino, T.Okuda, T.Kinoshita, S.Hasegawa: "Si(111)-v21xv21-(Ag+Cs) surface studied by scanning tunneling microscopy and angle-resolved photoemission spectroscopy"Janan.J.Appl.Phys. 42. 4659 (2003)

C.Liu、I.Matsuda、H.Morikawa、H.Okino、T.Okuda、T.Kinoshita、S.Hasekawa：“通过扫描隧道显微镜和角度分辨研究 Si(111)-v21xv21-(Ag Cs) 表面

Reversible structural transitions at the one-monolayer Tl/Si(100)2 x1 interface

单层 Tl/Si(100)2 x1 界面处的可逆结构转变

• 期刊: Physical Review B (in press)
• 作者: A.A.Saranin;A.V.Zotov;I.A.Kuyanov;V.G.Kotlyar;M.Kishida;Y.Murata;H.Okado;I.Matsuda;H.Morikawa;N.Miyata;S.Hasegawa;M.Katayama;K.Oura
• 通讯作者: K.Oura

Electrical Resistance of a Monatomic Step on a Crystal Surface

晶体表面上单原子台阶的电阻

• 发表时间: 2004
• 期刊: Physical Review Letters 93
• 作者: I.Matsuda;M.Ueno;T.Hirahara;R.Hobara;H.Morikawa;S.Hasegawa
• 通讯作者: S.Hasegawa