Surface study using positron diffraction

陽電子回折による表面研究

河裾 厚男; 深谷 有喜   ; 橋本 美絵; 一宮 彪彦

Kawasuso, Atsuo; Fukaya, Yuki; Hashimoto, Mie; Ichimiya, Ayahiko

十分に収束された高平行な陽電子ビームを表面に低角入射すると全反射回折を起こす。このため反射高速陽電子回折は表面構造を内部の影響なく精密に決定することができる優れた手法である。われわれは、磁気レンズを用いることで従来よりも可干渉性の高い陽電子ビームを開発した。これにより表面超構造の分数次回折点の観測が可能となった。観測の結果、Si-77表面の陽電子回折図形は電子回折図形と異なっていることがわかった。これは陽電子が表面原子によって、より強く熱散漫散乱されることを示している。応用としてSi-()()-Ag表面の相転移の研究を行った。その結果、表面敏感な回折点強度が強い温度依存性を示すことを見いだした。動力学回折理論に基づき計算を行った結果、この温度依存性が秩序無秩序相転移により説明できることが明らかになり、これまでの論争に決着をつけた。われわれはまたSi-()()-Ag表面に余剰銀原子を吸着することで発現するSi-()()-Agの構造解析を行い、最表面の原子配列を決定することに成功した。さらにわれわれは、Si-In表面の金属絶縁体転移を研究した結果、相転移に伴い大きな原子変位が引き起こされることを見いだした。

Well-focused and highly parallel positron beam is totally reflected at the first surface layer at a small enough glancing angles. The reflection high-energy positron diffraction is suited to determine surface structures without any disturbance from the bulk. Using electro-magnetic lenses we developed a coherent positron beam. We found that the RHEPD pattern from the Si-77 surface is different from that of electron diffraction. The difference is reasonably explained as a strong thermal diffuse scattering of positrons. We studied the phase transition of Si-() ()-Ag surface and found that the surface-sensitive diffraction spots exhibit significant temperature dependences, which is explained considering the order-disorder phase transition. We also succeeded in determining the structure of Si-() ()-Ag surface. Furthermore we studied the metal/insulator phase transition of Si-In surface. We found a large displacement of In atomic chains at low temperatures.