表面電荷密度波系における電荷と格子の原子分解能測定

In/Si(111)-(4×1)表面の相転移温度（100K程度）以下である77Kにおいて測定を行ったところ、過去の研究を再現した相転移後の状態となっていることが走査型トンネル顕微鏡（STM）によって確認できた。そのような表面で原子間力顕微鏡（AFM）による測定に切り替えたところ、室温での測定とは異なったAFM像を得た。室温において、AFM像ではIn原子鎖は常に×1の周期性であったが、相転移後にはその周期性が変化し、×2の周期性となっており、STM像と完全にin phaseであった。また、AFM像では高さの差によって×2の周期性が生じており、周期性の変調が表面に対して垂直な方向への原子位置の変化によって生じていることが示唆される結果が得られた。このことから、探針を近づけることによって探針-試料間に強い相互作用が働き、探針直下で局所的な相転移が引き起こされることが予想できるため、探針による相の操作を試みた。しかし、結果として、探針が与える摂動による相の操作はできなかった。これまでの相転移の機構に関する理論計算によると、相転移における原子の変位の方向は表面に対して平行な方向が主である。一方、AFM探針によって表面に加えることのできる相互作用は表面に対して垂直な方向であり、平行な方向に強い相互作用を加えるのは困難であるとされている。このように、転移における原子の変位の方向と探針が与える相互作用の方向が一致しないことから、相互作用による原子位置の変位を誘起することができず、相の操作ができなかったと考えられる。AFM像において高さ方向の変化によって変調が生じているようにみえるという結果は、上述のように過去の理論計算の結果とは反しているが、そのように画像化される理由は今後の理論計算が必要である。

In/Si(111)-(4×1)表面の相転移温度（100K程度）以下である77Kにおいて測定を行ったところ、過去の研究を再現した相転移後の状態となっていることが走査型トンネル顕微鏡（STM）によって確認できた。そのような表面で原子間力顕微鏡（AFM）による測定に切り替えたところ、室温での測定とは異なったAFM像を得た。室温において、AFM像ではIn原子鎖は常に×1の周期性であったが、相転移後にはその周期性が変化し、×2の周期性となっており、STM像と完全にin phaseであった。また、AFM像では高さの差によって×2の周期性が生じており、周期性の変調が表面に対して垂直な方向への原子位置の変化によって生じていることが示唆される結果が得られた。このことから、探針を近づけることによって探針-試料間に強い相互作用が働き、探針直下で局所的な相転移が引き起こされることが予想できるため、探針による相の操作を試みた。しかし、結果として、探針が与える摂動による相の操作はできなかった。これまでの相転移の機構に関する理論計算によると、相転移における原子の変位の方向は表面に対して平行な方向が主である。一方、AFM探針によって表面に加えることのできる相互作用は表面に対して垂直な方向であり、平行な方向に強い相互作用を加えるのは困難であるとされている。このように、転移における原子の変位の方向と探針が与える相互作用の方向が一致しないことから、相互作用による原子位置の変位を誘起することができず、相の操作ができなかったと考えられる。AFM像において高さ方向の変化によって変調が生じているようにみえるという結果は、上述のように過去の理論計算の結果とは反しているが、そのように画像化される理由は今後の理論計算が必要である。