反射高速陽電子回折を用いた結晶最表面における非弾性散乱過程の研究

Inelastic scattering process at topmost surface layer studied by reflection high-energy positron diffraction

深谷 有喜   ; 河裾 厚男; 一宮 彪彦

Fukaya, Yuki; Kawasuso, Atsuo; Ichimiya, Ayahiko

高速の陽電子ビームが結晶表面に低視射角で入射すると、全反射を起こす。この特徴のため、陽電子は結晶表面に非常に敏感なものとなる。また陽電子は電子と同様に、結晶表面に入射すると電子励起やフォノン励起などさまざまな励起過程を経てエネルギーを失う。この陽電子のエネルギー損失過程は、特に全反射回折時において明らかになっていない。そこで本研究では、結晶最表面における全反射陽電子の非弾性散乱過程を調べるために、Si(111)-77表面からの絶対反射率,スポットプロファイル,エネルギー損失スペクトルを測定した。絶対反射率の測定から、陽電子の絶対反射率は電子に比べ1桁以上大きく、全反射条件であっても100%以下であることがわかった。また陽電子の鏡面反射スポットのプロファイルが、入射ビームに比べブロードになっていることを見いだした。エネルギー損失スペクトルの測定から、陽電子では2, 3回表面プラズモンを励起した損失ピークが強いが、電子では1回励起した損失ピークが強いことがわかった。解析の結果、陽電子の平均励起回数は2.6回であり、電子(1.4回)の約2倍の値であることがわかった。この結果から、陽電子は電子と比較すると、より多くの表面プラズモンを励起することがわかった。絶対反射率とスポットプロファイルの測定結果は、陽電子による表面プラズモンの多重励起によって説明できる。

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