【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】16K04956 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

走査トンネルポテンショメトリ / 表面状態伝導 / 表面電気伝導 / 表面電位測定 / 走査プローブ顕微鏡 / STP / STM / SPM / 走査トンネルポテンショメトリー / 表面電位分布 / 低温STM

【研究成果の概要】

現有の低温動作型のSTM（走査トンネル顕微鏡）に我々がこれまでに確立したSTP(走査トンネルポテンショメトリ)手法を導入し、その低温測定を行う上で必要となる技術・装置の開発を行った。その性能評価として、絶縁体基板である酸化膜被覆シリコン基板上に金薄膜を作成し、それを10Kで低温STP測定を試みたところ、表面平行方法に流した電流方向に対応した電位像を取得することができた。これは、我々が立ち上げた低温STPが正しく動作していることを示している。更に、その金薄膜を用いて、20～80K程度の温度範囲でSTP測定を行うことにも成功した。

【研究の社会的意義】

表面の電気伝導は、物理的にもデバイス応用の観点からも重要であるが、技術的な難しさのために測定の優先順位が下がりがちである。本研究では、表面電気伝導をナノスケールの空間分解能・マイクロボルトレベルという非常に高い電位分解能で可視化できることが知られている走査トンネルポテンショメトリ(STP)という顕微鏡を開発し、その動作環境を低温下まで拡張し、さらに、T=20-80K程度の温度範囲でも測定することに成功した。
この手法は、低温下で、表面電気伝導の温度依存性を実空間でマッピングできるので、原子欠陥・表面ステップといった局所的な電気伝導特性のメカニズムを探る手段として大いに期待できる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)