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：
02F00317
负责人：
富取正彦
金额：
$ 0.83万
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を第2の目的とした.さらに、SPMの原子・分子操作機熊を利用して、ナノ構造の創製・改質の技術発展を図ることが第3の目的である.本年度は、昨年度に引き続き、上記の目的のために既存の超高真空走査型トンネル顕微鏡(STM)-最初に開発されたSPM-をAnsari博士の専用機として活用した.本装置は1x10^<-11>Torrの真空度を誇る高性能機である.Ansari博士自身で装置のテストを重ね、動作に不備がある真空機構部の補修や、研究目的に適したように試料ホルダーなどを新たに設計し、本学の工作室の協力の下、製作した.現在は博士の意に沿ったオペレーションができるようになっている.例えば、Si(111)清浄表面7x7再配列構造を原子分解能で問題無く観察できている.本年度は、その他、製作したGe、Cの蒸着源の特性を評価する実験を続けた.本蒸着源は、Si基板上に超構造・クラスター構造を持つヘテロ膜を成長させるためのものである.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、その形態、電子状態変化をSTMで解析した.この成果は、本年3月末の応用物理学会で発表予定である.その他、Si基板にロタキサン分子を担持させる実験にも着手している.今後、本STM装置をnc-AFMとして動作できるようにする予定である.

在这项研究中，我们将以Si晶面为基底制备具有规则排列的纳米结构的Si-Ge和C等异质半导体薄膜，并使用扫描探针显微镜（SPM）分析它们的结构和电子状态。到我们将通过在这种异质膜上定向不同类型的半导体材料和功能/生物分子来创建功能电子材料，并使用非接触式原子力显微镜（nc-AFM）可以在原子尺度上观察导电性较差的材料。使用混合材料第二个目的是分析材料的纳米结构。此外，第三个目的是开发利用SPM的原子和分子操纵机器创建和修改纳米结构的技术，今年我们将继去年之后继续进行。为此，我们利用现有的超高真空扫描隧道显微镜（STM）——开发的第一台SPM——作为Ansari博士的专用机器。该设备是一台高性能机器，真空度为1x10^< -11>安萨里。他亲自对装置进行了反复测试，修复了出现故障的真空机构，并设计了适合研究目的的新样品架，并与大学车间合作生产。目前运行情况符合研究人员的意愿。医生。例如，我们已经能够在干净的Si(111)表面上观察到7x7的重排结构，在原子分辨率上没有任何问题。今年，我们还将进行实验来评估我们拥有的Ge和C气相沉积源的特性主要气相沉积源是Si。这是在衬底上生长具有超结构/团簇结构的异质膜。Ge在各种条件（衬底温度、蒸发量、蒸发速率）下在7x7 Si(111)表面上生长，及其形貌，分析电子使用 STM 改变状态这一成果计划在今年3月底的日本应用物理学会会议上公布。此外，我们还开始了在Si基板上支撑轮烷分子的实验。未来，我们希望这款STM设备我们计划这样做。