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）唯一设计的“ Al Vapor沉积源”反复改善，稳定的蒸气沉积成功，这被认为很难。此外，从今年4月开始更改了主机站点，由于缺乏处理真空组件的工具，该站点已准备好创建和分析表面纳米结构。 （2）使用STM观测值详细研究了Al/Si（111）表面结构的沉积温度和Al膜厚度的依赖性，并发现纳米结构由15个Al原子和6个SI原子组成。此外，纳米结构作为中间状态存在，其中Al纳米簇从Al纳米簇变为γ相，并且可以阐明γ相的表面结构，这尚未清楚地报道。该研究结果发表在《杂志》文章（物理评论）中。 b）也被接受。 （3）Al纳米群体的表面电子状态表现出高表面绝缘和不同的极性Si（N·P型）表面，发现了不同的表面电子状态。这样做的原因是，考虑到探针引导的带弯曲效果，从计算模拟中揭示了载体浓度的变化和表面状态的表面密度降低。这些研究结果在期刊文章（物理评论）b）中提出，我们正计划发布。 （4）通过在Al纳米群的表面相位上沉积CO，我们成功地创建了一个具有均匀大小的CO金属簇。当我们观察到该表面电子状态时，我们发现它表现出比Al纳米簇的金属性能更多，并且可以观察到一个特征性的隧道光谱。此外，我们确认了一个未显示2×2表面相的构成过程，与当CO直接沉积在Si底物上而不形成Al纳米簇的情况下形成的COSI2群集不同，并且与STS光谱完全不同的光谱。该CO群集和COSI2群集以了解恒星之间的结构差异，我们能够获得一个频谱，这表明两个簇和Si底物之间的界面结构与高能仪表板18A（PFBL-18A）的高亮度辐射源不同，高能加速器研究机构（KEK KEK）。将来，我们将根据从这些核心光电子光谱结果获得的光谱进行光电衍射实验，并将揭示CO群集的原子结构并将其提交给期刊论文。 （5）先前的研究表明，CO簇在低温低于40K的低温下表现出铁磁体，依此类推。

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