ケルビンプローブ力顕微鏡による酸化チタン表面の金ナノ構造体と電荷移動に関する研究

使用开尔文探针力显微镜研究二氧化钛表面金纳米结构和电荷转移

基本信息

批准号：
20J20223
负责人：
宮崎雅大
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、酸化チタン表面上の一酸化炭素の酸化過程における金ナノ構造体と電荷移動現象の関係を原子スケールで解明することである。そのために本年度の計画は、Au/TiO2表面上の一酸化炭素の酸化過程における金ナノ構造体と電荷移動現象の関係を300 Kの室温環境において解明することであった。また室温での低ノイズおよび高安定化測定を目的として、測定系の改良に取り組む計画であった。当初は計画していなかったが、前年度において、ケルビンプローブフォース顕微鏡（KPFM）を用いた表面光起電力測定の高分解能化および測定時間の短縮に関する研究（AC bias KPFM）が進展したことを踏まえて、本年度ではAC bias KPFMに関する研究をさらに深めた。本手法では、試料に印加する交流電圧の振幅をフィードバック制御に用いるという新たな方式を提案し、一度の画像化で表面光起電力の分布を取得できることを示した。一度で画像化することで、測定ドリフトや探針変化による測定精度への悪影響を抑制することができ、これまでより高分解能な表面光起電力分布の取得が可能となる。以上をまとめた結果をBeilstein Journal of Nanotechnology誌で発表した。また新たな測定手法として、二重バイアス変調ヘテロダイン周波数変調KPFMを提案した。本手法により、位相同期回路の帯域を超えた高周波の交流電圧（数MHz）に対する静電気力の基本波成分と二倍波成分を同時に測定することが可能となった。従って、高周波電圧に対するCPDと同時に、誘電率やキャリア密度といった物理量をナノスケールの高空間分解能で測定することが可能となる。以上をまとめた結果をApplied Physics Letters誌で発表した。

这项研究的目的是阐明金纳米结构与电荷转移现象之间在氧化钛表面的氧化过程中以原子量表的氧化作用。为此，我们的年度计划是阐明在300 K的室温环境中，在Au/TiO2表面上，金纳米结构与电荷转移现象之间的关系。此外，计划旨在在室温下以低噪声和高稳定性测量的目的改善测量系统。尽管最初不是计划的，但今年，鉴于上一年的高分辨率和缩短测量时间（AC偏见KPFM）的研究进展，我们进一步加深了对AC偏见KPFM的研究。该方法提出了一种新方法，其中将应用于样品的交流电压的振幅用于反馈控制，并表明可以在一个图像中获取表面光伏电源的分布。通过一次成像，可以抑制测量漂移和探针变化对测量精度的负面影响，从而获得更高的表面光伏分布的分辨率。上述结果发表在《贝尔斯坦纳米技术杂志》上。我们还提出了一种新的测量方法，双偏置调制杂项频率调制KPFM。这种方法使得静电力的基本和双硬质组件可以同时测量高频交替电压（几个MHz），而不是相锁定电路的带。因此，对于具有纳米级高空间分辨率的高频电压，可以测量与CPD同时测量物理量，例如介电常数和载体密度。上述结果发表在应用物理信函杂志上。

项目成果

期刊论文数量（24）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Electron dynamics of a single atom quantum dot tunable by AFM tip

通过 AFM 尖端可调谐的单原子量子点的电子动力学

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuuki Adachi;Jan Brndiar;Huan Fei Wen;Quanzhen Zhang;Masato Miyazaki;Sourbh Thakur;Yasuhiro Sugawara;Hongqian Sang;Yan Jun Li;Ivan Stich and Lev Kantorovich
通讯作者：
Ivan Stich and Lev Kantorovich

クラスター分析による表面の異なる化学種の自動識別

使用聚类分析自动识别表面上的不同化学物质