半導体基板上金属ナノ薄膜における量子化された電子状態と輸送現象

半导体基底上金属纳米薄膜的量子化电子态和输运现象

• 批准号: 07J05640
• 负责人: 永村 直佳
• 金额: $ 1.73万
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J05640/
• 关键词: 4探針; STM; Si(111); 薄膜量子井戸; 電気伝導; ナノワイヤー; 量子薄膜; 4探針STM; 欠陥; マイクロ4端子電気伝導測定; RHEED; パイエルス転移; 1次元系

1.低温型独立駆動4探針STM装置の改良初年度から引き続き、温度可変独立駆動4探針STM装置の改良を進めている。(1)動作安定性の確立;実験前にSTMユニットの低温動作を確認する機構を確立。低温で接触が不安定だった探針ホルダーのシグナル線のコンタクト部形状を改良。(2)STMステージ冷却性能の改善;最低到達温度維持時間を増やすため、タンク周囲にシール等を導入。フロー式で温度調節を可能にするため、熱アンカーを導入。(3)SEMの分解能向上;2次電子検出器の代わりにマイクロチャンネルプレートを導入。(4)ヘッドアンプの改良;差動増幅回路を設計、導入。その他、試料準備室の改良、共振周波数の解析等を行った。当研究室はJSTの「先端計測分析技術・機器開発事業プロトタイプ実証・実用化プログラム」に参画しており、プロトタイプ機として、実証機に搭載する諸機能のテストも行った。2.擬1次元的表面超構造上に作成した異方的電子状態を持つ金属量子薄膜の輸送特性測定半導体基板上に作成された、膜厚が数nm程度のエピタキシャルな金属超薄膜は、量子サイズ効果を示すことが知られている。以前我々は、等方的なSi基板上においた異方的表面超構造(Si(111)4×1-In)により、その上に成長させる銀薄膜の量子化準位の電子物性を擬1次元的にできることを、角度分解光電子分光を用いて発見した。昨年度はこの系の4探針電気伝導度を、低温型独立駆動4探針STM装置で測定し、輸送特性においても有意な異方性を検出した。電気伝導度の異方性の起源として、緩和時間の異方性と電子の状態密度(DOS)の異方性が考えられる。前者は薄膜内部の欠陥や表面界面散乱に由来し、後者は量子井戸状態のフェルミ面や分散関係の異方性で説明できる。今回の測定の結果、輸送特性の異方性は主に後者の電子状態密度の異方性に依る事が判明し、当初の目的通り、界面構造を変化させることで、DOSを制御し、結果的に薄膜量子井戸の輸送特性も制御できることを示した。

1. The initial year of the improvement of the low-temperature independent 駆 moving 4-probe STM device ら introduces 続 続, and the improvement of the temperature-variable independent 駆 moving 4-probe STM device を advances to めて る る. (1) The stability of movement is established; Before the experiment, にSTMユニット <s:1> low-temperature operation を confirmed the する mechanism を was established. Low temperature contact で が unrest だ っ た probe ホ ル ダ ー の シ グ ナ ル line の コ ン タ ク ト shape を improvement. (2) The cooling performance of STMステ ステ ジ ジ has been improved; The minimum arrival temperature holding time を increase やすため, タ <s:1> タ 囲にシ zhou 囲にシ を, etc. are introduced. The フロ フロ type で temperature regulation を may introduce にするため and heat ア カ カ を を を. (3) The SEM <s:1> decomposition energy is upward; The second electron 検 output is introduced through the わ に に に プレ <s:1> ロチャ ロチャ ネ ネ ネ プレ プレ トを トを. (4)ヘッドア プ プ プ improvement; Differential amplitude increase circuit を design and introduction. Youdaoplaceholder0 そ he, improvement of the sample preparation room <s:1>, analysis of the resonant frequency <s:1>, etc. を rows った. When laboratory は JST の "apex measuring analysis technology, the machine open 発 career プ ロ ト タ イ プ be certificate, be with the プ ロ グ ラ ム" に ginseng draw し て お り, プ ロ ト タ イ プ machine と し て, be card machine に carry す る the function の テ ス ト も line っ た. 2. The quasi one yuan on the surface of the super structure に made し electronic た different party を hold つ metal film の quantum transport characteristics measuring semiconductor substrate に made さ れ た, degree of membrane thickness が several nm の エ ピ タ キ シ ャ ル な metal ultrathin membrane は, quantum サ イ ズ unseen fruit を shown す こ と が know ら れ て い る. Before I 々 は, such as party な Si substrate に お い た of different surface ultra structure (Si (111) 4 x 1 -) In に よ り, そ の に growth on さ せ る quantization quasi a silver film の の electronic property を quasi 1 yuan に で き る こ と を, Angle decomposition photoelectron spectroscopic を with い て 発 see し た. Yesterday's annual は こ の is の 4 probe electric 気 を 伝 conductance, low temperature type independent 駆 で determination し probe STM device, transmission characteristics に お い て も intentionally な square difference を 検 out し た. The origin of electrical conductivity 伝 anisotropy <s:1> と て て, transition time anisotropy と, electron <s:1> state density (DOS) anisotropy が examination えられる. The former は film internal の owe 陥 や interface surface scattered に origin し state, the latter は quantum well opens の フ ェ ル ミ surface scattered や masato is の square difference で illustrate で き る. Today back to measured with の results, transmission characteristics の の part は main に latter の electronic state density の square difference に in る matter が.at し, の original purpose り, interface structure を variations change さ せ る こ と で, royal し DOS を system, results of に film quantum well opens の transportation も suppression で き る こ と を shown し た.

项目成果

Electronic and Transport Properties of Low-dimensional Systems Prepared on Si(111)Surfaces

Si(111)表面制备的低维系统的电子和输运特性

• 发表时间: 2010
• 作者: 永村直佳;保原麗;植竹智哉;平原徹;長谷川修司
• 通讯作者: 長谷川修司

Phase Transition Temperatures Determined by Different Experimental Methods : Si(111)4×1-In Surface with Defects

不同实验方法测定的相变温度：有缺陷的Si(111)4×1-In表面

• 发表时间: 2010
• 期刊: Physical Review B 81
• 作者: Takahide Shibasaki;Naoka Nagamura;Toru Hirahara;Hiroyuki Okino;Shiro Yamazaki;Woosang Lee;Hyungjoon Shim;Rei Hobara;Iwao Matsuda;Geunseop Lee;Shuji Hasegawa
• 通讯作者: Shuji Hasegawa

Influence of defects on the phase transition of Si(111)4x1-In

缺陷对Si(111)4x1-In相变的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: N. Nagamura;T. Hirahara;T. Shibasakhi;H. Okino;S. Yamazaki;Y. K. Kim;I. Matsuda;G. S. Lee;S. Hasegawa
• 通讯作者: S. Hasegawa