HREELSとSTMによる金属ナノクラスターの制御と電子励起状態の研究

HREELS和STM对金属纳米团簇的控制和电子激发态的研究

基本信息

批准号：
08J04492
负责人：
加藤大樹
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者は化学処理により作製した水素終端シリコン(111)表面基板の高品位化と基板上金属ナノクラスターの成長制御とその電子励起状態を明らかにするべく研究を行ってきた。本年度はまず、これまでに明らかにしてきたSi(111)表面の終端法とそれにより得られる表面の物性についてレビュー論文として発表した(雑誌論文1)。その後、この基板表面の特性の中でも酸化過程を明らかにした。完全に汚染の無い表面を初めて得て、これを利用する事で初めて精度の高い知見を得た。これを学会に発表した(学会発表1)。これによると酸素は選択的なサイトに優先的に酸化されることを初めて明らかにした。これまでのSi(111)水素終端法の知見を基にしてSi(110)表面の化学処理による水素終端法に取り組み、その振動状態を初めて明らかにした。化学処理による結果得られた水素終端面はSi(111)程の高品位さを示さないが、振動状態の研究をする上では十分であった。この表面の振動状態を測定したところ、分子振動に特異な分散が見られ、振動状態に影響する水素-水素原子間の相互作用の存在が初めて観測された(学会発表2)。これまでに確立した水素終端Si(111)基板を利用した銀ナノクラスターの電子励起状態とその結晶構造を次に調べた。低速電子線回折により結晶の周期性を観測したところ、これまでに無い結晶成長の様式が認められた。銀ナノクラスターは直径5nm程度に成長するが、その回折線から、下地のシリコンと等しい面内方位にAg(111)の回折スポットを強く示しておりエピタキシャルな成長様式が認められた。さらに詳しく観測することで、Si(111)スポットから左右に11°程度ずれた位置にサブスポットが存在することを見出した。このような成長様式はこれまでに観測されていない。また、新たな励起状態を電子エネルギー損失分光により見出した。上記の内容を現在論文にまとめ発表する準備を行っている状況である。

申请人一直在进行研究以提高通过化学处理制造的氢封端硅(111)表面基底的质量，控制基底上金属纳米团簇的生长，并阐明它们的电子激发态。今年，我们首次发表了一篇关于迄今为止发现的Si(111)表面终止方法以及使用该方法获得的表面物理性质的综述论文（期刊论文1）。随后，他们阐明了该基材表面特征中的氧化过程。首次获得了完全未受污染的表面，并利用其首次获得了高度准确的知识。我们在一次学术会议上介绍了这一点（会议报告 1）。这首次揭示了氧在选择性位点优先被氧化。基于Si(111)氢终止法的知识，我们研究了通过化学处理Si(110)表面的氢终止法，并首次阐明了其振动状态。虽然通过化学处理获得的氢封端表面的质量不如Si(111)，但足以研究振动状态。当测量该表面的振动状态时，在分子振动中观察到了特殊的色散，并且首次观察到影响振动状态的氢原子之间相互作用的存在（会议报告2）。接下来，我们使用迄今为止建立的氢封端Si（111）基板研究了银纳米团簇的电子激发态和晶体结构。当使用低速电子衍射观察晶体的周期性时，观察到前所未有的晶体生长模式。银纳米团簇生长至直径约5 nm，其衍射线显示出与底层硅相同面内方向的强Ag(111)衍射点，表明外延生长模式。通过更详细的观察，我们发现在Si(111)点左右各11°左右的位置存在一个子点。这种增长模式以前从未被观察到。此外，通过电子能量损失谱发现了一种新的激发态。目前，上述内容正在整理成论文，准备发表。