走査プローブによる単一量子ドットX線吸収測定

使用扫描探针进行单量子点 X 射线吸收测量

基本信息

批准号：
15681004
负责人：
石井真史
金额：
$ 14.31万
依托单位：
Japan Synchrotron Radiation Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度行ったことは、(1)開発した測定装置を用いたSi極薄酸化膜のX線吸収測定、および(2)単一カーボンナノチューブの量子閉じ込め状態の観測、である。以下にそれぞれの研究成果の概要を述べる。(1)については、前年度試料として選んだSi極薄酸化膜の測定をさらに進め、本課題のアイディアによるX線顕微分光に成功した。特に、自然酸化膜、熱酸化膜といった薄膜の形成法の違いによって酸化状態が異なることが分光スペクトルから明らかになった。これは表面Siと結合している酸素の数の違いであることが判明した。更に化学状態のマッピングを行ったところ、酸化状態は試料面内で分布を持つことを見出した。特筆すべきは、わずか4nmの構造内の酸化状態分布を区別できた点である。すなわち空間分解能はX線を使った手法としては世界最高水準の1nm以下を達成できた。Si極薄膜は極微細デバイスの性能を決定する材料であり、本手法が産業利用においても極めて有用であることを実証できた。(2)については、更に重要度の高い材料であるカーボンナノチューブに本課題の手法を適用し、単一のナノチューブへの電子の閉じ込めの観測に成功した。注目すべきことは一本のカーボンナノチューブであっても、圧縮、伸縮などの歪がある部分には電子が閉じ込められることを本手法で発見した。この局所歪領域での閉じ込めは、量子ドットとしても使うことが出来、まさに本課題の題目である「走査プローブによる単一量子ドットX線吸収測定」に成功したと言える。また見方を変えると、このような局所歪による電子の閉じ込めは、実際にデバイスを作製する際に不可避的に発生する加工歪による伝導特性の変化を示している。この発見はカーボンナノチューブの産業利用における問題点を提示するものであり、本課題の成果の上に立って新たな研究課題を示すことが出来た。

我们今年所做的是（1）X射线吸收测量，使用开发的测量装置对Si Ultra -phin氧化物膜和（2）单个碳纳米管量子汇聚。每个研究结果的轮廓如下所述。关于（1），选择作为上一年样本的Si Ultra -phin氧化物膜的测量得出了进一步的先进，并且使用该任务的想法成功了X射线差异光。特别是，从光谱频谱中揭示了氧化状态，取决于薄膜的形成方法的差异，例如天然氧化物膜和热氧化物膜。事实证明，这是与表面Si的氧结合数的差异。此外，在化学状态下映射后，发现氧化在样品表面上具有分布。值得注意的是，只能区分4 nm结构中的氧化态分布。换句话说，作为X射线方法，空间分辨率的实现少于1NM，即世界上最高级别。 Si Ultra -Phin胶片是确定Ultra -Fine设备性能的材料，并且证明该方法在工业用途中非常有用。关于（2），该任务的方法应用于更重要的材料的碳纳米管，并成功地将电子观察到单个纳米管上。值得注意的是，即使在这种方法中也发现一种碳纳米管，电子被困在压缩和膨胀等变形区域中。局部失真区域中的对抗也可以用作量子点，可以说，它已经成功地通过扫描探针测量了单个量子点X射线吸收，这正是该任务的主题。从不同的角度来看，由于局部失真引起的电子冲突表明，由于加工的失真而导致的传导特性发生了变化，而在设备实际产生时不可避免地发生。这一发现在碳纳米管的工业使用方面提出了问题，并能够展示有关此任务结果的新研究。