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Formation of negative carbon cluster ions by molecular ion irradiation

分子イオン照射による炭素クラスターイオンの生成

山本 博之; 江坂 文孝  ; 朝岡 秀人  

Yamamoto, Hiroyuki; Esaka, Fumitaka; Asaoka, Hidehito

数mA/cm$$^{2}$$以上の高電流密度のイオンが表面に衝突した場合、励起された原子の一部が2~3個以上の原子からなるクラスターとして表面を離脱する。本研究では、SF$$_{n}$$$$^{+}$$等の分子イオンを用い、1$$mu$$A/cm$$^{2}$$程度の低電流密度においてC$$^{-}$$~C$$_{12}$$$$^{-}$$クラスターを得た。これらの質量及び運動エネルギー分布を測定し、単原子イオン照射の結果との比較から、分子イオン照射の効果及びC$$_{n}$$$$^{-}$$クラスターの脱離機構について検討した。この結果、(1)クラスターイオン強度はSF$$_{5}$$$$^{+}$$$$>$$Xe$$^{+}$$$$>$$Ar$$^{+}$$となり、照射イオンの径と相関のあること、(2)いずれの照射イオンにおいてもC$$^{-}$$の強度が非常に低く、C$$_{2}$$$$^{-}$$,C$$_{4}$$$$^{-}$$の強度が相対的に高いこと、(3)正イオンC$$_{n}$$$$^{+}$$はほとんど観測されないことを見いだした。さらに、各クラスターイオンの運動エネルギー分布から、表面を脱離した原子は再結合-分解等の過程を経て観測されることが示唆された。

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