極低温走査トンネル分光/電位差計によるシリコン表面の微細的電気活性の測定

本研究では走査トンネル分光法(STS)と走査トンネル電位差法(Scanning Tunneling Potentiometry: STP)を用いて原子レベルの電子状態・電気特性とサブミクロン以上の尺度における電気伝導度との関連を明らかにすることが目的である。通常のSTS測定によって原子分解能での電子状態の評価を行い、さらに、深針を表面ぎりぎりで接触させることによって(トンネル効果ではない)電気伝導度をも測定する。更に本研究では半導体のキャリアが凍結する極低温条件を利用し、シリコン表面のSTP測定を初めて試みる、このSTP用としいて試料表面の電位分布を画像の明暗として2次元的に記録できる測定プログラムを導入した。また、準備実験として液体窒素温度、液体ヘリウム温度においてシリコン表面の原子分解能像が得られることを確認した。研究対象としてまず、金を吸着させた単結晶シリコン表面を選び、この系の興味ある相転移が表面超構造の分域境界の形態の変化によって説明できることを見出した。次のステップとして、様々な超構造とその分域形態を選択的に作成した上でSTS、STP測定を行い、分域構造と微視的電位分布との関係、さらにはこれらが巨視的電気伝導度に及ぼす影響を評価してゆく。

本研究では走査トンネル分光法(STS)と走査トンネル電位差法(Scanning Tunneling Potentiometry: STP)を用いて原子レベルの電子状態・電気特性とサブミクロン以上の尺度における電気伝導度との関連を明らかにすることが目的である。通常のSTS測定によって原子分解能での電子状態の評価を行い、さらに、深針を表面ぎりぎりで接触させることによって(トンネル効果ではない)電気伝導度をも測定する。更に本研究では半導体のキャリアが凍結する極低温条件を利用し、シリコン表面のSTP測定を初めて試みる、このSTP用としいて試料表面の電位分布を画像の明暗として2次元的に記録できる測定プログラムを導入した。また、準備実験として液体窒素温度、液体ヘリウム温度においてシリコン表面の原子分解能像が得られることを確認した。研究対象としてまず、金を吸着させた単結晶シリコン表面を選び、この系の興味ある相転移が表面超構造の分域境界の形態の変化によって説明できることを見出した。次のステップとして、様々な超構造とその分域形態を選択的に作成した上でSTS、STP測定を行い、分域構造と微視的電位分布との関係、さらにはこれらが巨視的電気伝導度に及ぼす影響を評価してゆく。