ヘテロ半導体-分子ナノ構造の創製と走査型プローブ顕微鏡を用いた構造・電子状態の解析

使用扫描探针显微镜创建异质半导体分子纳米结构并分析结构和电子状态

基本信息

批准号：
02F02317
负责人：
富取正彦
金额：
$ 0.32万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、Si結晶面を基板として、規則的に配列したナノ構造を持つSi-Ge、Cなどのヘテロ半導体膜を調製し、その構造と電子状態を走査型プローブ顕微鏡(SPM)で解析することを第一の目的とした.このヘテロ膜上に、異種半導体材料や機能・生体分子を配向させ、機能電子材料を創製し、電気伝導性が悪い材料でも原子スケールで観察できる非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)を利用して、ハイブリッド材料のナノ構造を解析すること、さらに、SPMの原子・分子操作機能を利用して、ナノ構造の創製・改質の技術発展を図ることを次の目的とした.本年度は、超高真空走査型トンネル顕微鏡(STM)をAnsari博士の専用機としてフルに稼働させた.本装置は1x10^<-11> Torrの真空度を誇る高性能機である.昨年度までに、Ansari博士自身で装置のテストを重ね、Ge、C蒸着源の試作し、動作に不備がある真空機構部の補修や研究目的に適した試料ホルダーなどの製作を完了した.それらを利用して、Si(111)-7x7再構成表面をSTMで原子分解能観察し、この表面の上に、Ge、Cの超薄膜を成長させた.Si(111)7x7面にGeを様々な条件(基板温度、蒸着量、蒸着速度)で成長させ、基板温度:室温、蒸着量(膜厚):0.5ML、蒸着速度:0.005ML/minで、7x7構造の半単位胞を一つのユニットにしたハニカム状の長周期規則構造を均一に作製することに成功した.周期は約2.7nmであり、この程度の大きさをもつ分子を規則的に配列させるための基板としての応用が期待できる.この成果は、3月、9月の応用物理学会、9月の国際会議(JAISTNT2004、石川県)で発表した.また、Surface Science Letters誌に投稿し受理され、現在、印刷中(web上で公開中)である.

这项研究的主要目的是制备具有常规纳米结构的杂种膜，使用SI晶体平面作为底物，并使用扫描探针显微镜（SPM）分析这些膜的结构和电子状态。 The following objectives were to analyse heterogeneous semiconductor materials, functional and biomolecules, and to create functional electronic materials on this heterofilm, and to analyze nanostructures of hybrid materials using a non-contact atomic force microscope (nc-AFM), which allows materials with poor electrical conductivity to be observed at the atomic scale, and to develop technology for creating and modifying nanostructures using the SPM的原子和分子操纵函数。今年，超高的真空扫描隧道显微镜（STM）被充分用作Ansari博士的专业机器。该设备为1x10^<-11>这是一台具有真空水平的高性能机器。到去年，Ansari博士本人已经测试了设备，并制作了GE和C蒸发来源的原型，修复了具有不完善操作的真空机制，并制造了适合研究目的的制造样品持有人。使用这些，使用STM在原子分辨率下观察到Si（111）-7x7重建表面，并且在该表面上生长了GE和C的超薄膜。在各种条件下（底物温度，沉积量，沉积速率）在SI（111）7x7表面上生长GE。，我们成功地创建了一个像蜂蜜状的长期常规结构，具有7x7结构的半单元细胞为一个单元，具有底物温度：室温，沉积量（薄膜厚度）：0.5ml，沉积速率：0.005ml/min。该周期大约为2.7 nm，预计将作为基材作为底物进行定期排列此大小的分子。该结果于3月和9月在应用物理学会以及9月的国际会议（Jaistnt2004，Ishikawa县）上介绍。此外，Surface它已发布到Science Letters杂志上并接受，目前正在印刷（目前在网上可用）。