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FE-SEM observation of chains of nanohillocks in SrTiO$$_{3}$$ and Nb-doped SrTiO$$_{3}$$ surfaces irradiated with swift heavy ions

高速重イオン照射によりチタン酸ストロンチウムとニオブ添加チタン酸ストロンチウムの表面に形成される連続ナノヒロックのFE-SEM観察

喜多村 茜; 石川 法人; 近藤 啓悦; 山本 春也*; 八巻 徹也*

Kitamura, Akane; Ishikawa, Norito; Kondo, Keietsu; Yamamoto, Shunya*; Yamaki, Tetsuya*

高速重イオン(SHI)がセラミックスに真上から入射すると、SHI一つに対してヒロック(ナノメートルサイズの隆起物)が一つ表面に形成される。一方で近年、SHIがチタン酸ストロンチウム(SrTiO$$_{3}$$)や酸化チタン(TiO$$_{2}$$)の表面をかするように入射した場合、表面にはイオンの飛跡に沿って連続的に複数個のヒロックが形成されると報告された。これらは原子間力顕微鏡(AFM)を用いて観察されており、観察結果にはAFMのプローブ寸法由来の測定誤差を含んでいる。そこで本研究では、ヒロックのサイズより十分小さい分解能(1.5nm)を有し、非接触で観察可能な電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて連続ヒロックを観察する手法を検討した。本発表では成功した連続ヒロックのFE-SEM観察結果とともに、AFM観察との比較を通して連続ヒロックの形状を報告する。

Irradiation at grazing incidence formed chains of multiple hillocks on the surface of strontium titanate (SrTiO$$_{3}$$) and titanium oxide (TiO$$_{2}$$). They were observed with an atomic force microscope (AFM), however, the AFM measurement gives resolution errors in a nanometer order due to the curvature of the probe tip. To prevent these errors, a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) would be a better option for observation. In this study, we performed SEM observations for the chains of the multiple hillocks. Single crystals of SrTiO$$_{3}$$ and TiO$$_{2}$$ were irradiated with 200 MeV $$^{136}$$Xe$$^{14+}$$ in the tandem accelerator at JAEA-Tokai. It was revealed that a lot of isolated hillocks were formed in a line on these surface. The diameter and the interval of those hillocks are discussed in comparison to AFM observation.

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