シリコン基板上に成長した金属ナノクラスターアレイの量子サイズ効果と電子状態の研究

硅衬底上生长的金属纳米团簇阵列的量子尺寸效应和电子态研究

• 批准号: 06J08301
• 负责人: 成田 尚司
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo (2007)Hiroshima University (2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J08301/
• 关键词: シリコン; アルミニウム; ナノクラスター; 表面電子状態; 走査トンネル顕微鏡(STM); 走査トンネル分光(STS); 高輝度放射光源; 探針誘導バンドベンディング

(1)独自に設計した「Al蒸着源」の改良を繰り返し,難しいとされた安定的な蒸着に成功した。また,所属受け入れ先を今年度4月から変更し,真空部品を取り扱う道具が不足していたため,表面ナノ構造作成と解析を行えるように整備した.(2)Al/Si(111)系表面構造の蒸着温度・Al膜厚依存性をSTM観測により詳細に調べ,これまで確認されていない半単位格子ナノクラスター発見し,このナノ構造体がAl原子15個,Si原子6個から構成されることが判明した.さらには,このナノ構造体がAlナノクラスターからγ相へ変化する中間状態として存在し,これまで明瞭な報告例のないγ相の表面構造をも明らかにすることができた,これらの研究成果を雑誌論文(Physical Review B)にも投稿し,受理された.(3)Alナノクラスターの表面電子状態をSTM/STS観測によって,高い表面絶縁性を示し,極性の異なるSi(n・p型)表面上のAlナノクラスターが異なる表面電子状態を発見した,その理由が,探針誘導バンドベンディング効果を考慮した計算シミュレーションからキャリア濃度の変化と表面状態密度の減少が起因していることを明らかにした,これらの研究成果を雑誌論文(Physical Review B)に投稿予定である.(4)Alナノクラスター表面相上にCoを蒸着させることにより,さらにサイズが均一なCo金属クラスターの作成に成功した.この表面電子状態をSTM/STS観測したところ,Alナノクラスターより金属的な性質を示し,さらには特徴的なトンネルスペクトルを観測できた.また,このCoクラスターがAlナノクラスターを形成させずにSi基板に直接Coを蒸着させた場合に形成されるCoSi2クラスターとは異なり2×2表面相を示さない形成プロセスを確認し,STSスペクトルからも全く異なるスペクトルを検出した.このCoクラスターとCoSi2クラスターの構造的な違いを知るために,高エネルギー加速器研究機構(KEK)のフォトンファクトリービームライン18A(PFBL-18A)の高輝度放射光源を用いた内殻光電子スペクトルから両クラスターとSi基板間の界面構造が異なることを示唆するスペクトルを得ることができた.今後は,これらの内殻光電子スペクトル結果から得られたスペクトルを元に光電子回折実験を行い,Coクラスターの原子構造を明らかにして雑誌論文に投稿する予定である.(5)Coクラスターはこれまでの研究から低温40K以下で強磁性体を示すことが明らかになっていることから,この表面で強磁場中

(1)通过反复改进原来设计的“Al蒸镀源”，成功实现了原本认为困难的稳定蒸镀。此外，我们从今年四月开始改变了我们的附属组织，由于缺乏处理真空零件的工具，我们已经安排能够创建和分析（2）Al/Si（111）表面纳米结构。表面结构使用STM观察详细研究沉积温度和铝膜厚度依赖性，并发现先前未经证实的半晶胞纳米团簇然而，人们发现这种纳米结构由15个Al原子和6个Si原子组成。此外，这种纳米结构以从Al纳米团簇转变为γ相的中间状态存在，这是以前未知的。这些研究成果发表在一篇论文中。期刊文章（物理（3）Al纳米团簇表面电子态的STM/STS观察表明，不同极性的Si（n/p型）表面的Al纳米团簇表现出较高的表面绝缘性，计算模拟表明纳米团簇具有不同的表面电子态。考虑到尖端引起的能带弯曲效应表明，这些是由载流子浓度变化和表面态密度降低引起的，研究结果将发表在期刊文章（物理评论）上。 B). (4) 通过在 Al 纳米团簇的表面沉积 Co，我们成功地制备了尺寸更加均匀的 Co 金属团簇，对这种表面电子态的观察表明，它比 Al 纳米团簇表现出更多的金属特性。 ，此外，还可以观察到特征隧道谱。我们还证实了该 Co 团簇不呈现 2 × 2 表面相的形成过程，这与 Co 直接沉积在 Si 基底上而形成的 CoSi2 团簇不同，没有形成 Al 纳米团簇，从图中检测到完全不同的光谱。谱图。此Co团簇和CoSi2团簇为了了解恒星之间的结构差异，我们使用高能加速器研究组织（KEK）的光子工厂光束线18A（PFBL-18A）的高亮度同步加速器辐射源检查了内壳层光电子能谱。能够获得表明界面结构不同的光谱。我们计划根据这些内壳层光电子能谱获得的光谱进行光电子衍射实验，以阐明Co团簇的原子结构，并将其提交给期刊文章。 (5)根据先前的研究，Co团簇已经确定。它在40K以下的低温下表现出铁磁性，因此该表面可以在强磁场中使用。

项目成果

Alナノクラスター表面相上のCoクラスターの原子・電子構造研究

Al纳米簇表面相Co簇的原子和电子结构研究

• 发表时间: 2007
• 作者: K. Aamodt;et al.;Uchimura Yasuhiro;Hisayuki Torii for the ALICE Collaboration;Motohashi Hozumi;Saltoh Noriko;Hisayuki Torii for the ALICE-P HOS Collaboration;Baba Daichi;鳥井 久行;鳥井 久行;鳥井 久行;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Hiromi Hirata;Ryoichiri Kageyama;Jun Hatakeyama;Joung Hee Beak;Jun Hatakeyama;畠山 淳;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Ryoichiro Kageyama;Hiromitsu Takahashi;A. A. Abdo;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋弘充;高橋弘充;Hiromitsu Takahashi;Hiromitsu Takahashi;高橋弘充;Hiromitsu Takahashi;Hiromitsu Takahashi;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;中村 英代;中村 英代;中村 英代;中村 英代;中村 英代;中村 英代;田中 博晃;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永 京子;松永 京子;松永 京子;松永 京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永 京子;松永 京子;松永 京子;牧 貴愛;牧 貴愛;牧 貴愛;牧 貴愛;成田 尚司;成田 尚司;成田 尚司;成田 尚司
• 通讯作者: 成田 尚司

Alナノクラスター表面相上のCoクラスターの原子・電子構造研究III

Al纳米团簇表面III相Co团簇的原子和电子结构研究

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Aamodt;et al.;Uchimura Yasuhiro;Hisayuki Torii for the ALICE Collaboration;Motohashi Hozumi;Saltoh Noriko;Hisayuki Torii for the ALICE-P HOS Collaboration;Baba Daichi;鳥井 久行;鳥井 久行;鳥井 久行;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Hiromi Hirata;Ryoichiri Kageyama;Jun Hatakeyama;Joung Hee Beak;Jun Hatakeyama;畠山 淳;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Ryoichiro Kageyama;Hiromitsu Takahashi;A. A. Abdo;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋弘充;高橋弘充;Hiromitsu Takahashi;Hiromitsu Takahashi;高橋弘充;Hiromitsu Takahashi;Hiromitsu Takahashi;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;中村 英代;中村 英代;中村 英代;中村 英代;中村 英代;中村 英代;田中 博晃;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永 京子;松永 京子;松永 京子;松永 京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永 京子;松永 京子;松永 京子;牧 貴愛;牧 貴愛;牧 貴愛;牧 貴愛;成田 尚司;成田 尚司
• 通讯作者: 成田 尚司

Alナノクラスター表面相上のCoクラスターの原子・電子構造研究II

Al纳米团簇表面第二相Co团簇的原子和电子结构研究

• 发表时间: 2007
• 作者: K. Aamodt;et al.;Uchimura Yasuhiro;Hisayuki Torii for the ALICE Collaboration;Motohashi Hozumi;Saltoh Noriko;Hisayuki Torii for the ALICE-P HOS Collaboration;Baba Daichi;鳥井 久行;鳥井 久行;鳥井 久行;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Hiromi Hirata;Ryoichiri Kageyama;Jun Hatakeyama;Joung Hee Beak;Jun Hatakeyama;畠山 淳;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Jun Hatakeyama;Ryoichiro Kageyama;Hiromitsu Takahashi;A. A. Abdo;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋弘充;高橋弘充;Hiromitsu Takahashi;Hiromitsu Takahashi;高橋弘充;Hiromitsu Takahashi;Hiromitsu Takahashi;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;高橋 弘充;中村 英代;中村 英代;中村 英代;中村 英代;中村 英代;中村 英代;田中 博晃;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永 京子;松永 京子;松永 京子;松永 京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永京子;松永 京子;松永 京子;松永 京子;牧 貴愛;牧 貴愛;牧 貴愛;牧 貴愛;成田 尚司;成田 尚司;成田 尚司
• 通讯作者: 成田 尚司