超高真空ノンコンタクト原子間力顕微鏡によるダイヤモンド表面の研究

使用超高真空非接触原子力显微镜研究金刚石表面

• 批准号: 17710084
• 负责人: 高村 由起子
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology (2006)Tohoku University (2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17710084/
• 关键词: 原子間力顕微鏡; ワイドバンドギャップ半導体

ダイヤモンドは、物質中最高の硬度と熱伝導率を誇る。特に最近は高品質の人工ダイヤモンド合成が可能となり、その優れた化学的性質や電子的特性を利用して、センサーや半導体材料としての応用を目指した研究が進められている。ダイヤモンドの特異な性質の中でも際立っているのは、表面吸着原子によって表面伝導性が大きく変化することであり、この性質を用いた表面デバイスの作製などが試みられているが、表面伝導性のメカニズムなどは未だ不明な点が多く、原子レベルでの表面構造解析及び電子状態評価が望まれる。本研究の目的は、真の原子分解能を持つ超高真空ノンコンタクト原子間力顕微鏡(UHV-NCAFM)を用いて、謎の多い絶縁性の清浄ダイヤモンド表面の微細構造を明らかにし、ダイヤモンド表面の原子レベルの構造と電子状態に関する知見を得ることであった。C(111)-(2x1)構造のNCAFM観察を目的として、人工合成ダイヤモンドのへき開面に対して、水素プラズマ処理を行った試料についてNCAFM観察を行った結果、部分的に一原子層高さのステップ状構造を確認することに成功した。しかしながら、粒状の吸着物が多く観察され、プローブのダメージが大きく、原子分解能観察は困難であった。絶縁体に対するNCAFMの性能を確認する目的で、ダイヤモンド同様ワイドバンドギャップ半導体であり、ドープにより走査トンネル顕微鏡(STM)観察も可能な窒化ガリウムについてNCAFMを行った結果、STMを凌ぐ高分解能の表面構造像を得ることに成功した。窒化ガリウム表面のNCAFM像は、プローブー試料間距離と、プローブ先端原子に強く依存していた。ダイヤモンド試料で観察されたステップ表面は原子レベルで平坦であったため、表面処理条件の最適化による粒状構造の除去と、プローブ先端の最適化により原子分解能観察が可能になると考えられる。

Youdaoplaceholder0 ヤモ ド ド ド る, the highest hardness of a substance と thermal 伝 conductivity を qua る. Recently, に は high quality artificial ダ の イ ヤ モ ン ド synthetic が may と な り, そ の optimal れ た chemical properties や electronic by using し を て, セ ン サ ー や semiconductor materials と し て の 応 with を refers し が た research into め ら れ て い る. ダ イ ヤ モ ン ド の the peculiar nature of な の で も international stand っ て い る の は, surface sorption atomic に よ っ て 伝 surface conductivity が big き く variations change す る こ と で あ り, こ の nature を with い た surface デ バ イ ス の cropping な ど が try み ら れ て い る 伝 が, surface conductivity の メ カ ニ ズ ム な ど は not unknown だ な point が く, atomic レ ベ ル で の surface structure And び electronic status evaluation 価が hope まれる. Purpose の this study は, really の atomic decomposition can を つ ultra high vacuum ノ ン コ ン タ ク ト interatomic force 顕 micro mirror (UHV NCAFM を with い て, mystery の い never try more の qing incorporated ダ イ ヤ モ ン の ド surface micro structure を Ming ら か に し, ダ イ ヤ モ ン の ド surface atoms レ ベ ル の tectonic と electronic state に masato す る knowledge を must る こ と で あ っ た. C (111) - (2 x1) tectonic の NCAFM 観 examine を purpose と し て, synthetic ダ イ ヤ モ ン ド の へ き open surface に し seaborne て, water element プ ラ ズ マ 処 Richard を line っ た sample に つ い て NCAFM 観 examine を line っ た results, partial に one atomic layer さ の ス テ ッ プ structure を confirm す る こ と に successful し た. し か し な が ら, granular の sorbate が more く 観 examine さ れ, プ ロ ー ブ の ダ メ ー ジ が big き く, atomic decomposition can 観 examine は difficulties で あ っ た. Never try body に す seaborne る NCAFM の performance を confirm す る purpose で, ダ イ ヤ モ ン ド with others ワ イ ド バ ン ド ギ ャ ッ プ semiconductor で あ り, ド ー プ に よ り walkthrough ト ン ネ ル 顕 micro mirror (STM) 観 examine も may な smothering the ガ リ ウ ム に つ い て NCAFM を line っ た results, STM を ling ぐ high decomposition can の surface structure like a を る こ と に into The merit is た. Smothering the ガ リ ウ ム surface の NCAFM like は, プ ロ ー ブ ー と, distance between sample プ ロ ー ブ apex strong atomic に く dependent し て い た. ダ イ ヤ モ ン ド sample で 観 examine さ れ た ス テ ッ は プ surface atomic レ ベ ル で flat で あ っ た た め optimal conditions, the surface 処 の に よ る granular structure の remove と, プ ロ ー ブ apex の optimization に よ り atomic decomposition can 観 examine が may に な る と exam え ら れ る.

项目成果

シリコン基板への単一極性GaN成長を可能にするエピタキシャルZrB_2薄膜

外延ZrB_2薄膜可在硅衬底上实现单极GaN生长

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本物理学会誌 61巻・7号
• 作者: 高村(山田)由起子;王治涛;藤川安仁;櫻井利夫
• 通讯作者: 櫻井利夫

Surface and interface studies of GaN epitaxy on Si(111) via ZrB2 buffer layers

• DOI: 10.1103/physrevlett.95.266105
• 发表时间: 2005-12
• 期刊: Physical Review Letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: Y. Yamada-Takamura;Z. T. Wang;Y. Fujikawa;T. Sakurai;Q. Xue;J. Tolle;Po-Liang Liu;A. Chizmeshya;J. Kouvetakis;I. Tsong

窒化物半導体薄膜の走査プローブ顕微鏡による微視的評価

使用扫描探针显微镜对氮化物半导体薄膜进行显微评估

• 发表时间: 2007
• 期刊: 応用物理 76
• 作者: 高村(山田)由起子;王治涛;藤川安仁;櫻井利夫
• 通讯作者: 櫻井利夫

Effect of nitridation on the growth of GaN on ZrB_2(0001)/Si (111) by molecular beam epitaxy

氮化对分子束外延在ZrB_2(0001)/Si(111)上生长GaN的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Applied Physics 100
• 作者: Zhi-Tao Wang;Y.Yamada-Takamura;Y.Fujikawa;T.Sakurai;Q.K.Xue;J.Tolle;J.Kouvetakis;I.S.T.Tsong
• 通讯作者: I.S.T.Tsong