Reflection high-energy positron diffraction study of surface super-structures

表面超構造の反射高速陽電子回析研究

河裾 厚男; 深谷 有喜   ; 林 和彦*; 橋本 美絵; 一宮 彪彦

Kawasuso, Atsuo; Fukaya, Yuki; Hayashi, Kazuhiko*; Hashimoto, Mie; Ichimiya, Ayahiko

電子による表面プラズモン励起過程は、電子エネルギー損失分光を通じて精力的に研究されてきた。一方で、表面における陽電子のエネルギー損失過程は十分には研究されていない。入射角度が十分に低い場合、陽電子は表面で全反射回折する。全反射回折は電子の場合には原理的に起こらない。本研究において、われわれはエネルギー分析型の反射高速陽電子回折を用いて幾つかの表面における陽電子エネルギー損失分光測定を行った。Si(111)-77表面において、明瞭に分離された5本のエネルギー損失ピークを観測した。そのエネルギー間隔は約10eVであり、シリコンの表面プラズモンエネルギーに一致している。エネルギー損失スペクトルは、大略ポアソン分布により近似できる。プラズモンの平均励起回数は2.6回であり、電子回折の低角度極限に対する値に一致する。このように陽電子は電子よりも効率的にエネルギーを損失することが明らかになった。さらに鏡面反射点プロファイルの裾部分が、プラズモン励起により拡がることを見いだした。

In this study, we performed the positron energy loss spectroscopy measurements from several surfaces using energy-filtered reflection high-energy positron diffraction. For Si(111)-77 surface, we observed at least five distinct loss peaks. The interval of energy loss peaks is approximately 10 eV, which corresponds to the surface plasmon loss energy of silicon. The positron energy loss spectra are well-approximated by the Poisson distribution. The average excitation number of surface plasmon is 2.6 under the total reflection condition. This number is similar to what expected for electrons at zero glancing angle. Thus, positrons lose their energy due to surface plasmon excitation much more sufficiently than electrons. We found that the specular spot is broadened in the total reflection region especially at the tail part due to plasmon excitation.