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：
02F02317
负责人：
富取正彦
金额：
$ 0.32万
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、さらに、SPMの原子・分子操作機能を利用して、ナノ構造の創製・改質の技術発展を図ることを次の目的とした.本年度は、超高真空走査型トンネル顕微鏡(STM)をAnsari博士の専用機としてフルに稼働させた.本装置は1x10^<-11> Torrの真空度を誇る高性能機である.昨年度までに、Ansari博士自身で装置のテストを重ね、Ge、C蒸着源の試作し、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試料ホルダーなどの製作を完了した.それらを利用して、Si(111)-7x7再構成表面をSTMで原子分解能観察し、この表面の上に、Ge、Cの超薄膜を成長させた.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、基板温度:室温、蒸着量(膜厚):0.5ML、蒸着速度:0.005ML/minで、7x7構造の半単位胞を一つのユニットにしたハニカム状の長周期規則構造を均一に作製することに成功した.周期は約2.7nmであり、この程度の大きさをもつ分子を規則的に配列させるための基板としての応用が期待できる.この成果は、3月、9月の応用物理学会、9月の国際会議(JAISTNT2004、石川県)で発表した.また、Surface Science Letters誌に投稿し受理され、現在、印刷中(web上で公開中)である.

在这项研究中，我们将使用Si晶面作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。通过在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，并使得在原子尺度上观察导电性差的材料成为可能。使用非接触式原子力显微镜 (nc-AFM) 分析混合材料的纳米结构，以及使用 SPM 的原子和分子操纵功能创建和修改纳米结构的技术。今年，我们推出了超纳米结构技术。 -高真空扫描隧道显微镜（STM）作为 Ansari 博士的专用机器全面投入使用。该设备尺寸为 1x10^<-11>这是一款高性能机器，真空度高达托尔。去年，Ansari 博士亲自测试了该设备，并制作了原型 Ge 和 C 蒸发源，使其适合修复故障真空机构和用于研究目的。样品架等的制作已经完成。利用这些，我们使用STM以原子分辨率观察了重建的Si(111)-7x7表面，并在适当的条件（衬底温度、蒸发量、蒸发速率）下在该表面上生长了Ge和C的超薄膜。，基板温度：室温，沉积量（膜厚）：0.5ML，沉积速率：0.005ML/min，均匀地产生由7x7结构的半晶胞制成的蜂窝状长周期规则结构周期约为2.7 nm。该结果预计可用作这种大小的规则排列分子的底物。该结果在三月和九月的日本应用物理学会以及九月的国际会议（JAISTNT2004，石川县）上发表。表面它已提交给《科学快报》并被接受，目前正在印刷（在网络上发布）。