有機分子素子の実用化にあたっては、有機－電極界面における準位接続を最適化することが重要である。有機分子の占有エネルギー準位は主に光電子分光法により研究されてきたが、有機分子固体は一般に伝導性に乏しく、試料帯電が正確な評価を困難にしてきた。本講演では、光電子収量分光法により絶縁性試料のHOMOを試料帯電の影響なしに決定できる事を示す。当該手法によるルブレン単結晶・薄膜の測定結果についても議論する。

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従来のArイオンスパッタによるXPS分析ではダメージの問題で高分子材料の深さ方向分析は困難であった。本報告ではC₆₀イオンスパッタを用いることで、高分子材料の化結合状態を深さ方向に評価できることを明らかとした。また、実用的な利用として高分子材料の表面改質層あるいは内部からブリードした成分の解析を行った結果、精度良く評価できた。

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Au｜(4-mercaptobutyl)phophonic acid - Zr - (4'-phosphono-biphenyl-4-yl) phophonic acid -Zn(OAc)自己組織化膜を　角度分解法およびC₆₀イオンスパッタリング法によりXPS深さ方向分析をおこなった。10kVのC₆₀イオン1個によるスパッタ面積は3.6nm、ミキシング厚さは0.5nmと見積もられ、C₆₀イオンスパッタリングが有機物に対して高い深さ方向分解能が得られることが示唆された。

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これまでに、二段階吸着法を用いることで、チオール化シクロデキストリンが分子レベルで分散吸着したSAMを作製する事に成功している。本研究は、加熱により面内分子密度が増したアルカンチオールSAMにチオール化シクロデキストリンを交換吸着させた試料について、走査型トンネル顕微鏡を用いて観察・評価することで、立体障害をもつ機能化末端チオール分子の吸着に関して知見を得ようとするものである。

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　3原子列の(111)テラスと単原子の(111)ステップで構成されるPt(331)面の表面構造を、表面X線回折を用い、電位制御した状態で0.1 M HClO₄で決定した。Pt(331)=3(111)-(111)面は0.1および0.5 Vの電位で表面再構成せず、(1×1)に近い構造を持つ。また表面第一層から三層までの層間隔は理想表面と比較すると1～13%拡大している。テラス原子列数が2のPt(110)=2(111)-(111)面の場合、(1×2)へと再構成するものの、0.5 Vでは層間隔の拡大は観測されない。この違いを議論する。

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金属ガラスは、優れた耐食性や機械的特性などの様々な優位性から、実用材料として研究が進められ、現在金属ガラスどうしや結晶材料との接合界面が重要になってきている。本研究では、試料としてCu₆₀Zr₃₀Ti₁₀金属ガラスを超高真空中で清浄化した表面の組成・構造評価、およびPLD法により堆積したSn-Ag-Cu系鉛フリーはんだの金属ガラス表面での挙動をAES、STM、SEMなどを用いて評価した。

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STM/STSを用いて歪み・不純物フリーの鉄ウィスカー単結晶表面の原子構造・電子構造を探った。六角柱の鉄ウィスカーは６つの{110}側面をもつ。{110}表面で蜂の巣型パターンを観察した。パターンの配列方向は{110}の原子配列方向[001]、[111]に一致し、周期は7-9nmである。パターンは表面原子間距離が僅かに広がることにより生じている。それによる表面電子状態の変化も観測した。

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一般的には，全組成領域において混合エンタルピーが正の場合は化合物を形成しない．Fe-Mg系はこの組み合わせに該当し，これまで合金化に関する報告はない。本研究は，機械化粉砕法を適用することで，Feの格子中にMgを固溶させることに成功し，得られた微粉末に関して種々詳細な解析を行ったものである。また，FeとMgからなる化合物の電子状態について第一原理計算を用いてシミュレーションを行った。

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ZrC(100)表面に酸素を吸着させ約1000℃に加熱するとZrO(100)薄膜が形成される。ZrOは大気中では不安定で合成出来ず、その電子状態は未知である。本研究では、ZrC(100)上のZrO薄膜に対してARPES及びRPES測定を行い、薄膜のフェルミ準位(ＥＦ)近傍の電子状態の解明を目指した。その結果ZrO(100)薄膜はZr4dとO2pがＥＦ近傍で強く混成していることがわかった。

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表面X線回折法および角度分解光電子分光法を用いてGa/Cu(001)-(5x1)表面の原子構造の解析と電子状態の測定を行った。構造解析により表面第一層においてGaとCuが交互に一次元鎖状の列を構成していることが分かった。電子状態の測定では、表面バンドによる直線的なフェルミ面が観察された。バンド計算の結果と合わせ、擬一次元的な電子状態の由来や合金層の安定化機構などについて議論する。

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ガソリンの水素化脱硫反応において、Ni₂Pは高触媒活性を示すので注目されている。Ni₂P電子状態を理解する事は、化学特性を解明することにおいて重要である。本研究では、Ni₂P(0001)表面の清浄表面及び酸素修飾表面の電子状態を光電子分光法を用いて研究することで活性サイトを明らかにすることを目的とした。表面の酸化および酸素修飾後の加熱依存測定において、Pのピークが敏感に反応することがわかった。

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表面の超高速分光

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Cu(110)表面上にAuを成長させると、Auは表面上で[001]方向に伸びたチェーン構造を形成する。本研究では、放射光励起の角度分解光電子分光を用いてAu/Cu(110)構造の電子状態を詳細に観測した。その結果、Au蒸着により、Cu(110)表面のShockley表面状態の形状が特徴的に変化することが分かった。本発表では、Au蒸着量に依存したShockley状態の変化を報告する。

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これまで低温走査トンネル顕微鏡を利用したNi(111)表面電子状態，特にShockley表面状態についての報告は少ない．
本研究において，我々は明確な定在波を観測し，さらにトンネル分光からスピン偏極したShockley表面状態を捉え，有効質量等を評価した． また，ステップや六角形islandに閉じ込められた電子の量子効果についても議論する．

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Pd(001)表面上に成長したFe超薄膜(1~5 ML程度)のFe L_2,3吸収端、Pd M_2,3 吸収端での内殻吸収磁気円二色性(XMCD)による磁性の研究について発表する。反射型高速電子線回折(RHEED)を用いた原子層単位でのFe膜厚制御とXMCDのFe膜厚依存性を示す。さらにスピン・軌道磁気モーメントが2 ML以下で顕著に増大することや、非磁性であるPd基板にもXMCDが観測されたことを示し、それらの起源について議論する。またPd/Fe/Pd(001)多層膜の作成と構造についても触れる。

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近年強い結合を示すと知られるAu-S結合は、金属分子接合として新たな応用への研究が盛んに行われている。しかしながら実は金属分子の接合に大きく寄与すると考えられる界面の結合状態に関して詳しく分かっていない。そこで金表面上でSを含むアミノ酸分子とSを五員環内に含む分子を比較し、界面の結合状態を詳しく調べた。その結果アミノ酸分子のS原子とAu界面に関して一般的なS化合物とは異なる電子状態をとることが分かった。

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　基板上における吸着物の表面拡散は、薄膜形成や化学反応などの現象において重要な役割をする。近年、この表面拡散をSTMを用いて直接観察する研究が行われている。講演では、プロペラ型構造を示すIrPPY分子のCu(111)表面上での拡散を低温STMによって調べた結果について報告する。

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Si(111)ウエハーを40%NH4F溶液でエッチングし、原子レベルで平坦な水素終端化表面を作成した。そのウエハーをアルデヒドに浸漬し、紫外線照射反応によりその表面にSAMを形成させた。形成したSAMに対し、FT-IR，エリプソメトリー，接触角測定を行い評価した。また、シランカップリング剤を用いてシリカ粒子を修飾し、修飾表面に対してAFMを用いたシリカコロイドプローブ法で表面力測定を行った。

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ZnO(0001)表面上の吸着Cu層の電子状態を，シンクロトロン放射光を光源とした角度分解光電子分光法により検証した。吸着量に依存した吸着Cu層の電子状態の変化を，仕事関数変化，バンドベンディング，内殻準位ピークシフト，および価電子バンドのエネルギー変化から追跡した。これにより，吸着Cu層は初期において正電荷を帯び，また半導体から金属への転移を起こすことを明らかにした。

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印加バイアス下で電子の散乱状態を自己無撞着に計算できる手法を用いて、水素終端Si(100)表面上の探針により誘起されるバンドベンディング(以下、TIBB)と局所トンネル障壁高さ（以下、LBH）の理論解析を行った。計算により得られたTIBBは、実験結果を良く再現することが分かった。また、LBHのバイアス電圧依存性は、金属表面と異なり非線形を示すことも分かった。講演では、TIBBとLBHの関係について議論する予定である。

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透明な導電性薄膜に関する研究は、Inを母相とする酸化物材料を中心に盛んに行われている。本研究は、ITOに替わる新規材料の探索的合成を主眼として行うものであり、RFマグネトロンスパッタ法を用いて、マグネシウムを母相とする透明導電性薄膜の合成を試みた。作製した薄膜について電気特性、光学特性ならびに微細構造について、４端子法、分光光度計ならびにXRD、EPMA、XPS、SEMなどを用いて評価を行った。

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AFMによる表面微細構造のin-situ観察と固体表面・細胞表面間相互作用測定

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ハニカム構造フィルム上におけるフィブロネクチンの吸着構造と細胞接着

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基板表面に支持された脂質二分子膜の位置制御、流動性の制御を行っている。基板表面に脂質分子を付着させ緩衝溶液中に浸漬させることによって、脂質のかたまりのすそ野から自己組織的に形成した脂質二重膜が基板上を這うように成長する自発展開膜は脂質分子と基板表面との相互作用の制御が重要となる。そこで、原子スケールに制御されたサファイア表面を用い、脂質二分子膜形成に及ぼす影響を調べた。

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本研究は光受容性タンパク質であるPhotoactive Yellow Protein、あるいはCa2+受容タンパク質であるCalmodulineをHis-tag法により活性を保持したまま固体表面に固定し表面に存在する水の構造をSFG分光法により直接観測する事を目的とした。またこれらのタンパク質は光吸収やCa2+の結合により三次構造が変化するため、それに伴うタンパク質表面の水の構造変化を追跡した。

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AFM analysis of interaction forces between bio-molecules using ligand-functionalized polymers

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金属ナノホールアレイを用いた一分子蛍光イメージング法は、分子濃度をMまで高めることができ、弱い生体分子間相互作用のリアルタイム蛍光観察に優れている。しかし、蛍光シグナルが微小開口内に閉じ込められるため、高いＳ／Ｎ比を獲得しにくいことが分かってきた。今回、ナノホールの形状の最適化により高いＳ／Ｎ比を実現した。さらに、GroELとGroESの反応サイクルが、２ストロークモデルを示唆する初めての蛍光シグナルを獲得した。

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ＤＮＡの塩基識別を目指して、我々はＤＮＡ内の塩基配列を走査型トンネル顕微鏡を用いて分子分解能の観察を行ってきた。今回我々は、傾斜させた基板にＤＮＡを真空噴霧する方法により、伸張化されたＤＮＡを走査型トンネル顕微鏡により観察したので報告する。

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今回我々は、直径が数μｍ程度の透明なポリスチレン微小球を一次元状に配列したコロイド結晶構造を作製することに成功した。このコロイド結晶ワイヤは、ウェットプロセスを用いて自己組織化プロセスにより作製されたもので、最大、数ｍｍの長さを持つワイヤである。本研究ではその内部を光が連続的に伝播する様子を導波路－集光モード近接場光学顕微鏡を用いて観察し、検討を行ったので報告する。

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UV、プラズマ照射後に種々の薬液浸漬による表面改質を行い液晶ポリマーフィルム表面の形状、化学状態の変化を明らかにすることを目的とした。表面の形状は走査型プローブ顕微鏡を用いて観察し、化学状態はXPSによる測定と濡れ性で評価した。結果、強アルカリを用いた処理では、水酸基などの官能基ができる反面、直径100～1000nmの穴が多数発生し、表面の荒れが著しく増大する。他の薬液についても併せて報告する。

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近年の半導体デバイスの微細化に伴い、原子レベルの欠陥や不純物によるポテンシャルの揺らぎが深刻な問題となってきた。こうした背景から高分解能の半導体計測技術の確立が強く求められているが、未だ端緒に着いたばかりである。我々は、新しく開発してきた光STMを用い、原子レベルの空孔や原子ステップにおいて生じるポテンシャル揺らぎをマッピングすることを可能とし、あわせて個々の欠陥の電荷量を決定することに成功した。

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これまでDeal-Grove理論がSi熱酸化の標準運動理論であったが、近年の研究で、少なくとも乾燥酸素雰囲気中の酸化（ドライ酸化）では、Deal-Groveモデルが成立しないことが明らかになった。本講演では、我々が定式化した新しい成長速度方程式を紹介する。水蒸気中の酸化とドライ酸化とでは、本質的にメカニズムが異なり、これが、初期酸化における線形-放物形特性からのズレの有無の原因であることを示す。

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液晶ディスプレー等の薄膜トランジスター（ＴＦＴ）はガラス基板上に製造するため、ゲート酸化膜作製には、低温酸化プロセスが不可欠である。濃度の比較的低い硝酸と６８重量％の硝酸を用いる二段階硝酸酸化法では、１２０℃の低温で１０ｎｍ以上のＳｉＯ_２∕Ｓｉ構造を創製できることを見出した。これらＳｉＯ_２膜を用いたＭＯＳダイオードの電流－電圧特性は、～８００℃で形成した熱酸化膜よりも優れていた。

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　交流表面光電圧法により、Alを故意汚染したn型Siウェーハを熱酸化した試料について、AlのSi表面ポテンシャルへの影響について調べた。その結果、Alは酸化膜中で負電荷を発生してSi表面ポテンシャルを変化させ、強反転状態の場合にはSiO₂の表面層に2.4nmの厚さで偏析する事が分かった。AC SPV特性の酸化温度及び酸化時間依存性からAlの挙動について報告する。

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金属と半導体を接合した場合、界面にショットキー障壁が現れることが知られているが、最近の実験でこの界面にAlなどの極薄偏析層を形成すると、金属の仕事関数が偏析層で大きく変調されるという報告がなされている。しかしその起源は明らかでない。本研究では、第一原理計算を用いて、Au／HfO2界面にAl偏析層が出現した場合の仕事関数の変化の考察を行った。

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金属/酸化物界面のバンドオフセット制御に関して、Ni-Al2O3、Cu-Al2O3の実験結果と第一原理計算の文献をもとに、界面偏析を用いてバンドオフセットを変化させる方法を提案する。

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ルブレン単結晶FETはその移動度が大きく、高移動度有機FETとして期待されている。しかしながら、高移動度を有する多くのルブレン単結晶FETにおいて、そのソース・ドレイン電極に銀ペーストが用いられているが、その効果はわかっていない。そこで、本研究では、気相成長ルブレン単結晶薄膜によるFETを作製し、その電極の影響を調べた。

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