Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

シリセン / ゲルマネン / グラフェン / ヘキサゴナル窒化ホウ素 / 銀 / 走査トンネル顕微鏡 / ヘキサゴナルボロンナイトライド / 表面・界面物性 / ナノ材料 / 物性実験 / 結晶成長

シリセンやゲルマネンなどのIV族単原子層物質は、基板へのエピタキシャル成長によってのみ形成可能である。しかしシリセン成長基板として使われるAg(111)表面ではシリコン原子と銀原子の交換を伴う複雑な過程により成長が進行すること、および銀基板との強い電子相互作用のため、成長したシリセンのDirac電子状態が破壊されてしまうことが明らかになった。こうした問題を解決するためには、電子相互作用の小さな成長基板を探索することが重要である。これに関して、グラフェンを基板に用いた場合の検証、およびシリコン基板上に直接hBNを形成してこれを基板に用いる可能性の検討を行った。

表面・界面物性 / 走査プローブ顕微鏡 / 物性実験 / 電子顕微鏡 / ナノ材料 / マルチプローブ顕微鏡 / グリーン関数STM / 表面電気伝導 / 走査トンネル顕微鏡 / 走査電子顕微鏡 / ナノ構造 / 表面構造 / 表面電子状態 / 電気伝導

1. 極低温4探針型STM(グルーン関数STM)装置システムの開発・建設
これは次のような性能を持つ:(a)超高真空中で稼動し、走査電子顕微鏡と結合して4探針の配置をナノメータスケールで観察できる。(b)試料および探針を7Kまで冷却でき、その温度を20時間維持できる。(c)それぞれの探針で原子分解能のSTM像観察が可能。(d)統合型コントローラによって1台のPCで4本の探針を有機的に駆動・制御できる。(e)多機能プリアンプによって、3つの測定モード(それぞれの探針による通常のSTM/STS測定モード、4探針法による電気伝導測定モード、および2探針によるトランスコンダクタンス(グリーン関数)測定モード)を切り替えできる。このような装置は世界的にみても類例が無い。
2. カーボンナノチューブ探針の開発
直径10nm程度の多層カーボンナノチューブを金属探針の先端に接続して、それ全体をPtIr被覆した導電性探針を開発することに成功した。これによって、探針間隔を最小で20nm程度まで小さくすることが可能となった。PtIrの代わりにパーマロイ(NiFe)の薄膜で被覆すると、強磁性体探針となることもわかった。
3. 応用計測
建設した装置を用いて、さまざまな計測に応用した。直径40nm程度のCoSi_2ナノワイヤの電気抵抗は、室温において、探針間隔が20nmで測定しても拡散伝導であることがわかった。Si(111)-4×1-In表面超構造の電気抵抗の温度依存性を測定した結果、In原子鎖の沿う方向とそれに垂直方向で伝導のメカニズムが異なることがわかった。

【研究分担者】
齋藤晋	東京工業大学	大学院理工学研究科	教授	(Kakenデータベース)
中辻寛	東京工業大学	大学院総合理工学研究科	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
松田巌	東京大学	物性研究所	准教授	(Kakenデータベース)