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7表面再構成過程のストレス変位朝岡 秀人; 魚住 雄輝
表面科学, 37(9), p.446 - 450, 2016/09
表面に存在するストレスは成長原子の拡散、吸着過程などのカイネティクスを変化させるため、表面ストレスの解明・制御がナノ構造創製のために有力な手段となる。反射高速電子回折法と基板たわみ測定による、表面構造とストレスの同時観測により、水素終端Si(111)11表面へのGe成長に伴う水素脱離過程と、Si(111)77表面への水素原子の吸着過程のストレスをその場測定した。これらの結果、水素終端Si(111)11表面が、引っ張りストレスを有するSi(111)77表面から1.6-1.7N/m(=J/m
)、or 1.3-1.4eV/(11 unit cell)表面エネルギーを緩和した状態であることが明らかとなり、表面数原子層で構成される微小領域の表面再構成構造に内在するストレスを捉えることに成功した。
(110)(12)表面の構造決定望月 出海*; 有賀 寛子*; 深谷 有喜; 和田 健*; 前川 雅樹*; 河裾 厚男*; 設楽 哲夫*; 朝倉 清高*; 兵頭 俊夫*
表面科学, 37(9), p.451 - 456, 2016/09
本論文では、30年間構造が確定しなかった、触媒の担体として知られるルチル型の二酸化チタン表面の構造解析について報告する。全反射高速陽電子回折(TRHEPD)を用いて、陽電子の回折スポット強度の視射角依存性の測定および、動力学的回折理論に基づく強度解析を行った。その結果、最近Wangらが理論的に提唱した構造モデルを用いると実験結果をよく説明できることがわかった。
神谷 潤一郎
Journal of the Vacuum Society of Japan, 59(8), p.213 - 221, 2016/08
従来の加速器における真空システムの役割は、ビームと残留分子の相互作用によるビームロスを引き起こさないために、ビームラインを十分に低い圧力に保つことである。大強度陽子ビーム加速器においては、大口径・大容積のビームラインをそのような低い圧力に保つこと自体が大きな開発要素である。加えて、大強度ビームを起因とする付加的ガス放出を抑えるための処理、さらに耐放射線性、低放射化性能をもつ機器等は、大強度陽子ビーム加速器に特徴的な開発要素である。J-PARC 3GeVシンクロトロンは世界的にも最大級のビームパワーを出力する陽子ビーム加速器であり、そのような開発を真空システムへ適用し、安定したビーム供給を実現している。本報告では、J-PARC 3GeVシンクロトロンの設計思想、及びそれに基づいて開発された構成機器と真空システムの性能等を通して、最新の陽子シンクロトロンにおける超高真空システムを総覧することを目的とする。
荻原 徳男; 引地 裕輔; 神谷 潤一郎; 金正 倫計
Journal of the Vacuum Society of Japan, 59(4), p.79 - 82, 2016/04
In order to demonstrate the function of the gas sheet for measuring the 2 dimensional profiles of the accelerated beams, the following experiments were carried out: (1) The gas sheet with a thickness of 1.5 mm and the density of 210
Pa was generated by the combination of the deep slit and the thin slit. Here, the gas sheet was produced by the deep slit, and the shape of the sheet was improved by the thin slit. (2) For the electron beam of 30 keV with a diameter greater than 0.35 mm, the position and the two-dimensional profiles were well measured using the gas sheet.
1表面の大気酸化物の放射光光電子分光分析吉越 章隆; 岡田 隆太*; 寺岡 有殿; 山田 洋一*; 佐々木 正洋*
no journal, ,
次世代電子材料として重要なGeの(100)21清浄表面の大気酸化に関して、放射光光電子分光による酸化物の化学分析を行った。超高真空中での酸素分子による酸化と異なり、10時間程度では3価にとどまり、3ヶ月大気暴露によって4価の酸化物が生成した。超高真空および大気の両方の条件での結果は、Si酸化と大きく異なるGe固有の特徴的な結果である。
1およびGe(111)c(28)表面の室温酸化物の放射光光電子分光研究吉越 章隆; 岡田 隆太*; 寺岡 有殿; 山田 洋一*; 佐々木 正洋*
no journal, ,
次世代電子材料とし重要なGe単結晶表面(100)21と(111)c(28)表面に形成される室温酸化物とその形成過程を放射光光電子分光によって精密分析した。超高真空中への酸素ガス導入による酸化では、どちらの表面も酸化価数が2に留まることが分かった。さらに、2.2eVの分子線酸化では、(111)面のみ3価の酸化状態が形成されることが分かった。これらの結果は、Si酸化と大きく異なるものであり、Ge固有の酸化メカニズム構築の重要性を示唆するものである。
吉越 章隆; 塩飽 秀啓; 小林 徹; 下山 巖; 松村 大樹; 辻 卓也; 西畑 保雄; 矢板 毅; 小暮 敏博*; 甕 聡子*; et al.
no journal, ,
人工的にCsを飽和吸着したバーミキュライトの放射光高電子顕微鏡(SR-PEEM)分析を行った。数
mの微粒子全体にCsが分布している様子を観察するとともに、試料位置のピンポイントX線吸収スペクトル測定に成功した。さらに、Feの存在も確認した。
2シングルドメイン表面の研究垣内 拓大*; 桂木 拓磨*; 中納 佑二*; 吉越 章隆; 長岡 伸一*; 間瀬 一彦*
no journal, ,
次世代電界効果トランジスタの絶縁材料として酸化ハフニウム(HfO)が注目されている。Si(110)162シングルドメイン表面にHfを蒸着させ、酸素を曝露させて酸化ハフニウム膜(HfO/Si(110))を作製した時の表面構造、表面化学状態、価電子状態変化を低速電子回折と放射光光電子分光で詳細に調べた。全ての表面サイト(SC1-SC5)がHf曝露に対して一様に減少することが分かり、ランダム吸着が起きると結論した。
神谷 潤一郎; 能代谷 彰二; 滑川 裕矢; 引地 裕輔; 佐藤 篤; 金正 倫計; 柳橋 亨*
no journal, ,
J-PARC 3GeVシンクロトロンの真空システムは、大気圧から超高真空への排気を迅速に行うこと、及び大表面積による大きな放出ガスを定常的に排気するために、ターボ分子ポンプを主排気系として構成している。真空システムにおいては、ビームラインの残留ガスが原因でビームロスが発生している箇所や、真空中に設置されている電磁石からの多量な放出ガスが存在している箇所等にターボ分子ポンプを増設し、ビームライン圧力の改善を行ってきた。また、真空システム建設時期にリークがとまらずやむを得ずOリングを使用していた箇所を金属シールへかえることでもビームライン圧力の改善を行った。一方で、電磁石の運転による発熱、振動等で想定外のリークが発生した箇所もある。また、ビーム出力の増加に伴い、ビームライン圧力とビームとの相関が系統的に見えてきた。今回はこれまでのビームライン圧力の改善、加速器運転により発生した課題と改善策、及びビームとビームライン圧力の相関について発表を行う。
河裾 厚男; Li, H.; 前川 雅樹; 阿部 浩之; 宮下 敦巳
no journal, ,
トポロジカル絶縁体の表面では、カイラルスピン構造が形成されており、運動量とスピンの方向が常に垂直に保たれている。そこで、表面平行方向に電流を印加することで、表面電子がスピン偏極することが考えられる。しかし、バンドギャップが非常に狭いことや、電気的に活性な固有欠陥の生成などにより、バルクの絶縁状態が保持されているとは限らず、表面電気伝導をバルクから分離して観測することは容易ではない。本研究では、表面電子スピンを高感度に捉えることができるスピン偏極陽電子ビームを用いて、トポロジカル絶縁体の一つとされているBi
Sb
表面の電流誘起スピン偏極を観測した。その結果、Sb組成比がトポロジカル絶縁相のx=0.06-0.2になるとスピン偏極率は4-5%となり、さらにSb組成比x
0.22では、表面電子のスピン偏極率は検出限界以下であった。これらはトポロジカル絶縁相の発現と消失に対応している可能性がある。
田中 一馬*; 大野 真也*; 小玉 開*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 田中 正俊*
no journal, ,
Siナノワイヤトランジスタなどの3次元構造を有するMOSFET構造においては様々な面方位のSiO/Si界面が利用され、Si高指数面上に形成される極薄酸化膜の構造や電子状態のより詳細な理解が求められている。本研究では、SPring-8 BL23SUの表面化学実験ステーション(SUREAC2000)においてSi(113)表面酸化過程のリアルタイム光電子分光観察を行うことで、その酸化状態の詳細な知見を得ることを試みた。酸素ガス及び0.06-1.0eVの並進運動エネルギーの超音速分子線を用いることで酸素分子の並進エネルギーを変化させることでSi酸化状態が操作可能であることが判明した。
