外界の影響を受けるナノ構造体の化学ポテンシャルのトンネル分光による研究

利用隧道光谱研究受外部环境影响的纳米结构化学势

• 批准号: 15710074
• 负责人: 大木 泰造
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15710074/
• 关键词: ナノクラスター; 単一電子帯電効果; 化学ポテンシャル; トンネル分光; 走査型トンネル顕微鏡; サイズ効果; NiAl(110); Al_2O_3超薄膜; 自己組織化単分子膜; チオール

直径が1nm程度の金属クラスターが外部電極と弱く結ばれた系(両者が量子抵抗より充分大きな抵抗を持つトンネルバリアで結合している系)において、その化学ポテンシャルが外部環境でどのような変化をするか、またその結果電極のフェルミレベルとの相対的な位置関係はどのようになるかを知ることを目的として系統的な研究を行っている。前年度まではチオール分子、ジチオール分子からなる自己組織化単分子膜の上に金を蒸着することにより得られる、金クラスター/単分子膜/金(111)基板という構造を作り、走査トンネル顕微鏡を用いてクラスターのトンネル分光を行ってきた。しかしこの方法では金のクラスターしか作れない(下地の金属とクラスターがともに金である)ことや、クラスターや分子が分光中に動き測定に影響を与える等の問題があった。そこで今年度はNiAl(110)基板上に成長するAl_2O_3超薄膜を上の単分子膜/金(111)基板に置き換えることが可能であるか、またその上にクラスターを成長させて化学ポテンシャルの測定を行うことが可能であるかどうかの検証をおこなった。Al_2O_3超薄膜/NiAl(110)基板上に銀、銅の蒸着を行ったところ、1nmクラスのクラスターを主にドメイン境界上に(クラスター間の相互作用が問題にならない程度に分散して)成長させることが可能であることを確認した。また銅クラスターについてトンネル分光を行ったところAl_2O_3超薄膜は、抵抗〜500MΩ、比誘電率3〜4程度のトンネルバリアとして働くこと(直径1.3nm程度のクラスターの場合)を確認した。クラスターのサイズは蒸着量により制御可能であり、さらにトンネル分光も比較的安定に得ることができた。プレリミナリーな実験において、銅クラスターの化学ポテンシャルの位置がNiAl(110)のフェルミレベルを中心として分布していることが確認された。

The diameter of the metal is about 1nm. The external electrode and weak junction system are formed.(The quantum resistance of the electrode is sufficiently large to maintain the resistance of the electrode.) The chemical resistance of the electrode is changed from the external environment to the corresponding positional relationship of the electrode. In the past year, the structure of gold on the self-organized single molecular film was investigated and analyzed by micromirrors. The method of measuring the influence of molecules on spectroscopic motion is discussed. This year, Al_2O_3 ultra-thin films were grown on NiAl(110) substrates and single molecular films were grown on Au (111) substrates. The deposition of Ag and Cu on Al_2O_3/NiAl(110) thin films was investigated. Al_2O_3 ultra-thin film has a resistance of ~ 500MΩ and a specific permittivity of 3 ~ 4 degrees. The stability of the spectrum can be controlled by the amount of evaporation. The position of the chemical complex of the copper complex is confirmed by the central distribution of the NiAl(110) complex.

项目成果

Measurement of Au nanocluster chemical potential by the analysis of Coulomb staircase

通过库仑阶梯分析测量金纳米团簇化学势

• 发表时间: 2005
• 期刊: J. Surf. Sci. Soc. Jpn. 26
• 作者: Taizo OHGI;Yukihiro SAKOTSUBO;Daisuke FUJITA;Youiti OOTUKA
• 通讯作者: Youiti OOTUKA

大木泰造, 迫坪行広, 藤田大介, 大塚洋一: "Electrochemical potential arrangement of nanoclusters weakly coupled with metal surface"Applied Physics Letters. 84. 604 (2004)

Taizo Oki、Yukihiro Sakotsubo、Daisuke Fujita、Yoichi Otsuka：“纳米团簇与金属表面弱耦合的电化学势排列”应用物理快报 84. 604 (2004)。