全反射陽電子回折法による最表面原子配列の決定

Determination of atomic configuration of outermost surface layer using total reflection positron diffraction

深谷 有喜   ; 前川 雅樹; 望月 出海*; 和田 健*; 兵頭 俊夫*; 河裾 厚男

Fukaya, Yuki; Maekawa, Masaki; Mochizuki, Izumi*; Wada, Ken*; Hyodo, Toshio*; Kawasuso, Atsuo

反射高速陽電子回折(RHEPD)は、反射高速電子回折(RHEED)の陽電子版である。陽電子は電子とは逆のプラスの電荷を持つため、陽電子に対する結晶ポテンシャルが障壁として働く。したがって、低視射角で陽電子ビームを結晶表面に入射すると、臨界角以下で全反射を起こす。この全反射の存在により、RHEPDが最表面に非常に敏感な構造解析法となっている。我々はこれまでNa陽電子線源を用いた反射高速陽電子回折(RHEPD)装置を開発し、様々な表面構造や表面相転移の研究に適用してきた。線源から得られる陽電子のフラックスは極めて少ないため、高次のラウエゾーンの分数次スポットを観測するのは非常に困難である。今回、RHEPD装置をさらに高度化するために、電子線形加速器(LINAC)を用いた新たな装置を開発した。全反射条件下におけるSi(111)-表面からのRHEPDパターンを測定したところ、これまでの線源法では不可能であった、4/7次ラウエゾーンまでの分数次の回折スポットを明瞭に観測できるようになった。仮想的に、最表面のアドアトムだけを考慮に入れた動力学回折理論に基づく強度計算を行ったところ、観測された分数次の回折スポットの強度分布をほぼ再現できることが分かった。したがって、全反射条件下の回折パターンは、最表面原子の情報のみを含むことを確認した。本講演では、加速器ベースの高輝度・高強度RHEPD実験により得られた回折パターンの詳細について報告する。

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