二原子間に生ずる相互作用力とトンネル電流との普遍的関係性の検証

验证两个原子之间产生的相互作用力与隧道电流之间的普遍关系

• 批准号: 22760028
• 负责人: 杉本 宜昭
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22760028/
• 关键词: 原子間力顕微鏡; 走査型トンネル顕微鏡

・原子間力顕微鏡,(AFM)で原子分解能を得るには、カンチレバーを共振周波数で振動させる周波数変調法が使われる。本研究では、カンチレバーを小さい振幅で振動させるほど、空間分解能と相互作用力測定のS/N比が向上することを理論計算で明らかにした。AFMを小振幅で動作させるためには、バネ定数が大きいカンチレバーを使う必要があるが、水晶カンチレバーをピエゾ電気で検出する従来の方式では、感度があまり上がらないことが知られている。そこで、水晶カンチレバーと光干渉方式変位検出型を組み合わせたAFMを開発し、実際に小振幅動作が可能であることを確かめた。これにより、原子分解能の像の取得に加えて、フォーススペクトロスコピーが高感度に行えることを実証した。・Pb/si(111)-(7x7)表面上のSi原子と置換原子であるPb原子の上でトンネル電流と相互作用力の同時測定を行った。実験には、金属コートされたSiカンチレバーを使用し、室温での熱ドリフトを補償して精密な実験を行った。その結果、Si,Pb両方の原子共に、トンネル電流と相互作用力が探針-試料間距離に対して指数関数的に増大することが明らかになった。また、トンネル電流と相互作用力の距離依存性の関係であるが、距離範囲によって依存性が変化し、過去の理論で予想されるよりも複雑なものとなった。一方、理論計算では、トンネル電流と相互作用力はほぼ、同じ減衰距離を持つ指数関数で書けることが分かった。

- 为了使用原子力显微镜（AFM）获得原子分辨率，使用频率调制方法以谐振频率振动悬臂。在这项研究中，理论计算表明，悬臂的振幅越小，空间分辨率越好，相互作用力测量的S/N比率越高。为了以较小的幅度操作AFM，必须使用具有较大弹簧常数的悬臂，但是众所周知，在传统的方法检测具有压电性的晶体悬臂的传统方法中，灵敏度并没有显着提高。因此，我们开发了一个AFM，该AFM结合了石英悬臂和光学干涉位移检测类型，以确认实际上可以进行小幅度操作。这表明，除了获得原子分辨率图像外，还可以以高灵敏度进行力光谱。 - 在pb/si（111） - （7x7）和Pb原子的表面上，对隧道电流和相互作用的同时测量，这些原子被取代原子。通过使用金属涂层的Si Cantilever进行实验，以补偿室温下的热漂移。结果，发现隧道电流和相互作用力相对于Si和Pb原子的探针样本距离成倍增加。此外，隧道电流与相互作用力之间的关系是距离依赖性，但依赖性取决于距离范围，使其比过去理论的预期更为复杂。另一方面，理论计算表明，隧道电流和相互作用力可以以相同的阻尼距离的指数函数编写。

项目成果

Atom manipulation and force measurement by atomic force microscopy

原子力显微镜的原子操纵和力测量

• 发表时间: 2010
• 作者: 金 炯濬，野口 裕;合志 憲一;安達 千波矢;石井 久夫;Hideki Tanaka
• 通讯作者: Hideki Tanaka

Force spectroscopy on hydrogen adsorbed Si(111)-(7x7) surface using dynamic force microscopy

使用动态力显微镜对氢吸附的 Si(111)-(7x7) 表面进行力谱分析

• 发表时间: 2010
• 作者: Kenji Sakamoto;Junichi Ueno;Kirill Bulgarevich;and Kazushi Miki;MasakiFukumoto
• 通讯作者: MasakiFukumoto

Simultaneous AFM and STM measurements at room temperature

室温下同时进行 AFM 和 STM 测量

• 发表时间: 2010
• 作者: 青木悠樹;平山博之;Yoshiaki Sugimoto
• 通讯作者: Yoshiaki Sugimoto

High spring constant cantilever with metal tip for small amplitude NC-AFM operation

带金属尖端的高弹簧常数悬臂，适用于小振幅 NC-AFM 操作

• 发表时间: 2010
• 作者: M.Okazaki;T.Chichibu;S.Yoshimoto;H.Mizuno;T.Suhara;Kenichi Morita
• 通讯作者: Kenichi Morita

Small-amplitude dynamic force microscopy using a quartz cantilever and an optical interferometer

使用石英悬臂和光学干涉仪的小振幅动态力显微镜

• 发表时间: 2010
• 作者: M. Okazaki;S. Yamagushi;M. Sakaguchi;Kenichi Morita
• 通讯作者: Kenichi Morita