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論文

Hydrogen absorption and diffusion behaviors in cube-shaped palladium nanoparticles revealed by ambient-pressure X-ray photoelectron spectroscopy

Tang, J.*; Seo, O.*; Rivera Rocabado, D. S.*; 小板谷 貴典*; 山本 達*; 難波 優輔*; Song, C.*; Kim, J.*; 吉越 章隆; 古山 通久*; et al.

Applied Surface Science, 587, p.152797_1 - 152797_8, 2022/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.04(Chemistry, Physical)

水素貯蔵材料として重要な立方体形状Pdナノ粒子の水素吸収と拡散メカニズムをX線光電子分光とDFT計算を用いて調べた。表面領域では粒子の大きさによらず、ほぼ同様の水素吸収挙動を示した。四面体サイトよりも八面体サイトの水素占有率が大きいことがわかった。表面の乱れによってPd-H結合が弱くなるため、小さいサイズのPdナノ粒子に吸収された水素原子は、より活発に粒子内部に拡散することが分かった。これが低水素圧での水素吸着に重要な役割を果たしている。

論文

Crystalline fully carboxylated polyacetylene obtained under high pressure as a Li-ion battery anode material

Wang, X.*; Tang, X.*; Zhang, P.*; Wang, Y.*; Gao, D.*; Liu, J.*; Hui, K.*; Wang, Y.*; Dong, X.*; 服部 高典; et al.

Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 12(50), p.12055 - 12061, 2021/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Chemistry, Physical)

置換ポリアセチレンは、ポリアセチレン骨格の化学的安定性,物性,付加機能の向上が期待されるが、その多様性は非常に限られている。今回我々は、固体のアセチレンジカルボン酸に外圧を加えることにより、従来の方法では合成が非常に困難であったトランス-ポリアセチレン骨格上のすべての炭素がカルボキシル基に結合した結晶性のポリ-ジカルボキシルアセチレンができることを報告する。重合は、水素結合を利用したトポケミカル反応であった。このユニークな構造は、カルボニル基の極めて高い含有量とポリアセチレン骨格の高い導電性を組み合わせたもので、リチウムイオン電池(LIB)負極として高い比容量と優れたサイクル/レート性能を示す。我々は、完全に機能化された結晶性ポリアセチレンを紹介し、高分子LIB材料や活性基を多く含む高分子材料合成のために圧力重合が有力な方法であることを提案する。

論文

The $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe cross section from the surrogate ratio method and its effect on the $$^{60}$$Fe nucleosynthesis

Yan, S. Q.*; Li, X. Y.*; 西尾 勝久; Lugaro, M.*; Li, Z. H.*; 牧井 宏之; Pignatari, M.*; Wang, Y. B.*; Orlandi, R.; 廣瀬 健太郎; et al.

Astrophysical Journal, 919(2), p.84_1 - 84_7, 2021/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:29.57(Astronomy & Astrophysics)

The long-lived $$^{60}$$Fe (with a half-life of 2.62 Myr) is a crucial diagnostic of active nucleosynthesis in the Milky Way galaxy and in supernovae near the solar system. The neutron-capture reaction $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe on $$^{59}$$Fe (half-life=44.5 days) is the key reaction for the production of $$^{60}$$Fe in massive stars. This reaction cross section has been previously constrained by the Coulomb dissociation experiment, which offered partial constraint on the E1 $$gamma$$-ray strength function but a negligible constraint on the M1 and E2 components. In this work, for the first time, we use the surrogate ratio method to experimentally determine the $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe cross sections in which all the components are included. We derived a Maxwellian-averaged cross section of 27.5$$pm$$3.5 mb at $$kT$$ = 30 keV and 13.4$$pm$$1.7 mb at $$kT$$ = 90 keV, roughly 10%-20% higher than previous estimates. We analyzed the impact of our new reaction rates in nucleosynthesis models of massive stars and found that uncertainties in the production of $$^{60}$$Fe from the $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe rate are at most 25$$%$$. We conclude that stellar physics uncertainties now play a major role in the accurate evaluation of the stellar production of $$^{60}$$Fe.

論文

Phase transition and chemical reactivity of 1H-tetrazole under high pressure up to 100 GPa

Gao, D.*; Tang, X.*; Wang, X.*; Yang, X.*; Zhang, P.*; Che, G.*; Han, J.*; 服部 高典; Wang, Y.*; Dong, X.*; et al.

Physical Chemistry Chemical Physics, 23(35), p.19503 - 19510, 2021/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:56.49(Chemistry, Physical)

窒素に富む分子の圧力有機相転移や重合は、環境にやさしい高エネルギー密度材料の開発にとって非常に重要であるため、広く注目されている。本論文では、その場ラマン,IR,X線回折,中性子回折、および理論計算をもちい、100GPaまでの1H-テトラゾールの相転移挙動と化学反応の研究を紹介する。2.6GPa以上での相転移が確認され、その高圧構造は、以前に報告されたユニットセル内に2つの分子をもつものではなく、1つの分子をものであることが分かった。1H-テトラゾールは、おそらく窒素-窒素結合ではなく炭素-窒素結合により、100GPa以下で可逆的に重合する。私たちの研究は、1H-テトラゾールの高圧相の構造モデルを更新し、もっともらしい分子間結合の経路を初めて提示した。これにより、窒素に富む化合物の相転移と化学反応の理解が進み、新しい高エネルギー密度材料の設計に役立つと考えられる。

論文

Distance-selected topochemical dehydro-diels-alder reaction of 1,4-Diphenylbutadiyne toward crystalline graphitic nanoribbons

Zhang, P.*; Tang, X.*; Wang, Y.*; Wang, X.*; Gao, D.*; Li, Y.*; Zheng, H.*; Wang, Y.*; Wang, X.*; Fu, R.*; et al.

Journal of the American Chemical Society, 142(41), p.17662 - 17669, 2020/10

 被引用回数:11 パーセンタイル:72.43(Chemistry, Multidisciplinary)

固体トポケミカル重合(SSTP)は機能的な結晶性高分子材料を合成するための有望な方法であるが、溶液中で起こるさまざまな反応とは対照的に、非常に限られたタイプのSSTP反応しか報告されていない。ディールス・アルダー(DA)および脱水素-DA(DDA)反応は、溶液中で六員環を作るための教科書的反応であるが、固相合成ではほとんど見られない。本研究では、固体の1,4-ジフェニルブタジイン(DPB)を10-20GPaに加圧することで、フェニル基がジエノフィルとして、DDA反応することを複数の最先端の手法を用いて明らかにした。臨界圧力での結晶構造は、この反応が「距離選択的」であることを示している。つまり、フェニルとフェニルエチニル間の距離3.2${AA}$は、DDA反応は起こせるが、他のDDAや1,4-付加反応で結合を形成するには長すぎる。回収された試料は結晶性の肘掛け椅子型のグラファイトナノリボンであるため、今回の研究結果は、原子スケールの制御で結晶質炭素材料を合成するための新しい道を開く。

論文

Mass transport in the PdCu phase structures during hydrogen adsorption and absorption studied by XPS under hydrogen atmosphere

Tang, J.*; 山本 達*; 小板谷 貴典*; 吉越 章隆; 徳永 拓馬*; 向井 孝三*; 松田 巌*; 吉信 淳*

Applied Surface Science, 480, p.419 - 426, 2019/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.38(Chemistry, Physical)

他のPd合金よりも水素拡散係数が高く経済的に低コストなPdCu合金の水素吸着および吸収プロセス中の物質移動を調べた。この研究では、bcc構造の規則相(B2相)とfcc構造およびB2構造の混合相との比較が行われた。放射光を用いたその場超高真空X線光電子分光法および雰囲気X線光電子分光法を実施し、温度に対するPdおよびCu原子の化学状態を追跡した。初期吸着過程と吸収過程は2相で類似していたが、バルクへの水素拡散速度は混合相よりも規則相の方が高かった。水素吸着/吸収過程におけるPdとCu原子のダイナミクスは温度に大きく依存した。水素雰囲気では、Pd原子は373Kより下では表面偏析し、Cu原子は373Kより上で表面偏析した。本結果は理論計算とよく一致し水素透過材料の開発に向けた有益な情報となる。

論文

Pressure-induced Diels-Alder reactions in C$$_{6}$$H$$_{6}$$ - C$$_{6}$$F$$_{6}$$ cocrystal towards graphane structure

Wang, Y.*; Dong, X.*; Tang, X.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Lin, X.*; Fang, L.*; Sun, G.*; Chen, X.*; Xie, L.*; et al.

Angewandte Chemie; International Edition, 58(5), p.1468 - 1473, 2019/01

 被引用回数:26 パーセンタイル:83.57(Chemistry, Multidisciplinary)

芳香族の圧力誘起重合反応(PIP)は、sp$$^{3}$$炭素骨格を構築するための新しい方法であり、ベンゼンとその誘導体を圧縮することによってダイヤモンド様構造を有するナノスレッドを合成した。ここで、ベンゼン-ヘキサフルオロベンゼン共結晶(CHCF)を圧縮することにより、PIP生成物中に層状構造を有するH-F置換グラフェンを同定した。その場中性子回折から決定された結晶構造およびガスクロマトグラフィー質量スペクトルによって同定された中間生成物に基づいて、20GPaでは、CHCFがベンゼンおよびヘキサフルオロベンゼンを交互に積み重ねた傾斜カラムを形成し、それらが[4+2]重合体に転化し、次いで、短距離秩序を持つ水素化フッ素化グラフェンに変化する。反応プロセスは[4+2]ディールス-アルダー, レトロディールス-アルダー、および1-1'カップリング反応を含み、前者はPIPの重要な反応である。われわれの研究は、CHCFの素反応を初めて確認した。これは、芳香族化合物のPIPについての新しい見方を提供する。

論文

Dirac surface state-modulated spin dynamics in a ferrimagnetic insulator at room temperature

Tang, C.*; Song, Q.*; Chang, C.-Z.*; Xu, Y.*; 大沼 悠一; 松尾 衛*; Liu, Y.*; Yuan, W.*; Yao, Y.*; Moodera, J. S.*; et al.

Science Advances (Internet), 4(6), p.eaas8660_1 - eaas8660_6, 2018/06

AA2018-0166.pdf:0.7MB

 被引用回数:24 パーセンタイル:85.91(Multidisciplinary Sciences)

This work demonstrates markedly modified spin dynamics of magnetic insulator (MI) by the spin momentum-locked Dirac surface states of the adjacent topological insulator (TI). As the Bi concentration $$x$$ is systematically tuned in 5-nm-thick (Bi$$_{x}$$Sb$$_{1-x}$$)$$_{2}$$Te$$_{3}$$ TI films, the weight of the surface relative to bulk states peaks at $$x$$ = 0.32 when the chemical potential approaches the Dirac point. At this concentration, the Gilbert damping constant of the precessing magnetization in 10-nm-thick Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ MI films in the MI/TI heterostructures is enhanced by an order of magnitude, the largest among all concentrations. In addition, the MI acquires additional strong magnetic anisotropy that favors the in-plane orientation with similar Bi concentration dependence. These extraordinary effects of the Dirac surface states distinguish TI from other materials such as heavy metals in modulating spin dynamics of the neighboring magnetic layer.

論文

Enhancement of SiO$$_{2}$$/Si(001) interfacial oxidation induced by thermal strain during rapid thermal oxidation

小川 修一*; Tang, J.*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 高桑 雄二*

Journal of Chemical Physics, 145(11), p.114701_1 - 114701_7, 2016/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:12.69(Chemistry, Physical)

Si(001)表面の熱酸化プロセスにおいて界面に生じる歪が酸化促進を促すことを、高輝度・高エネルギー分解能放射光光電子分光によるその場観察から明らかにした。点欠陥生成を介した統合Si酸化反応モデルの有用性を示す結果を得ることに成功した。

論文

Self-accelerating oxidation on Si(111)7$$times$$7 surfaces studied by real-time photoelectron spectroscopy

Tang, J.*; 西本 究*; 小川 修一*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 渡辺 大輝*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

Surface and Interface Analysis, 46(12-13), p.1147 - 1150, 2014/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:2.16(Chemistry, Physical)

Long-time oxidation on Si(111)7$$times$$7 surfaces at room temperature has been investigated by real-time photoelectron spectroscopy to clarify the mechanism of the interface oxidation. It is found that the oxidation mode gradually transformed from oxygen adsorption on the Si(111)7$$times$$7 surface in the initial stage to SiO$$_{2}$$ amorphous-like oxidation on the Si(001)2$$times$$1 surface in the interface oxidation. The self-accelerating oxidation with a significant increase of oxidation rate occurred during the interface oxidation on the Si(111)7$$times$$7 surface, where the strained Si atoms were obviously generated at the SiO$$_{2}$$/Si interface. The strains generated at interface layers induce the emission of Si atoms from the interface when strain is over a critical value, which contributes to the interface oxidation due to the reaction activities of both the vacancy sites and emitted Si atoms.

論文

Relation between oxidation rate and oxidation-induced strain at SiO$$_{2}$$/Si(001) interfaces during thermal oxidation

小川 修一*; Tang, J.*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

Japanese Journal of Applied Physics, 52(11), p.110128_1 - 110128_7, 2013/11

 被引用回数:12 パーセンタイル:44.21(Physics, Applied)

To verify experimentally the Si oxidation reaction model mediated by point defect (emitted Si atoms and its vacancies) generation due to the oxidation-induced strain, real-time photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation was employed to evaluate simultaneously the amount of oxidation-induced strained Si atoms at the SiO$$_{2}$$/Si interface, oxidation states, and oxidation rate during oxidation on n-type Si(001) surfaces with O$$_{2}$$ gas. It is found that the both of the oxidation rate and amount of strained Si atoms at the completion of first oxide layer growth decrease gradually with raising temperature from 573 K to 873 K, where the oxide grows in the Langmuir-type adsorption manner. It is found that the interface strain and oxidation rate have strong correlation.

論文

SiO desorption kinetics of Si(111) surface oxidation studied by real-time photoelectron spectroscopy

Tang, J.*; 西本 究*; 小川 修一*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 渡辺 大輝*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 11, p.116 - 121, 2013/11

The kinetics of the initial oxide growth on the Si(111) surface have been investigated using real-time photoelectron spectroscopy and density functional theory calculations. Including SiO desorption into the description of the transition from Langmuir-type adsorption to two-dimensional oxide island growth reveals that oxidation at high temperature and low oxygen pressure is not governed by 2D oxide island growth despite sigmoidal oxygen uptake curves. Because SiO desorption during the initial oxide growth depends strongly on temperature and oxide coverage in the transition region, an initial oxidation model for the transition region is proposed. According to O$$_{2}$$-pressure dependent experimental results and theoretical calculations, the SiO desorption is due to the formation of the transition state tri-ins$$times$$2 species, SiO desorption during the initial oxidation is suppressed by the most thermally stable oxygen adsorption species tri-ins$$times$$3 formed on Si(111)7$$times$$7.

論文

Nonlinear O$$_{2}$$ pressure dependence of the initial oxide growth kinetics on Si(111) surfaces; Photoelectron spectroscopy observation and molecular orbital calculation of oxidation states

Tang, J.*; 西本 究*; 小川 修一*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 渡辺 大輝*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

第18回ゲートスタック研究会予稿集, p.191 - 194, 2013/01

Oxygen pressure dependence of the initial oxide growth kinetics on Si(111)- 7$$times$$7 surfaces has been investigated by real-time photoelectron spectroscopy and molecular orbital (MO) calculations. A nonlinear relationship between initial oxidation rate and oxygen pressure $$P$$$$_{rm O2}$$ was found, which is quite different from the linear results on Si(001)-27$$times$$71 surfaces. It was also observed that a larger amount of oxygen adsorption species ${it tri-ins}$ $$times$$3 were formed in the Si(111)-7$$times$$7 subsurface at higher $$P$$$$_{rm O2}$$ leading to an obstacle for the diffusion of O atoms into Si bulk due to its high potential energy barrier. Further a reaction path of oxygen adsorption states on Si(111)- 7$$times$$7 surfaces at room temperature was proposed based on the experimental and theoretical calculation results.

論文

Elongation of plasma channel for electron acceleration

Chen, L.-M.; 中島 一久; Hong, W.*; Hua, J. F.*; 亀島 敬; 小瀧 秀行; 杉山 精博*; Wen, X.*; Wu, Y.*; Tang, C.*; et al.

Chinese Optics Letters, 5(S1), p.S133 - S135, 2007/05

Experiments for the laser guiding studies has been carried out with the 30 fs, 100 TW laser pulse interaction with the long slab and discharged capillary of underdense plasma. Formation of extremely long plasma channel with its length 10 times above the Rayleigh length is observed when the laser pulse power is much higher than the critical power for relativistic self-focusing. The long self-guiding channel formation is accompanied by the quasi-monoenergetic electron acceleration with a low transverse emittance and high electric current (10 nC/shot). In order to continuously elongate plasma channel, a 4 cm-scale discharged capillary was used. We successfully demonstrated laser-plasma acceleration of high-quality electron beams up to nearly GeV. Our results exactly verified the prediction of laser-wakefield acceleration through a cm-scale plasma channel in the blowout bubble regime.

論文

Self-guiding of 100 TW femtosecond laser pulses in centimeter-scale underdense plasma

Chen, L.-M.; 小瀧 秀行; 中島 一久*; Koga, J. K.; Bulanov, S. V.; 田島 俊樹; Gu, Y. Q.*; Peng, H. S.*; Wang, X. X.*; Wen, T. S.*; et al.

Physics of Plasmas, 14(4), p.040703_1 - 040703_4, 2007/04

 被引用回数:36 パーセンタイル:77.39(Physics, Fluids & Plasmas)

レーザーの自己導波の調査のため、長いunderdenseのプラズマと100TWレーザーパルスの相互作用実験を行い、レイリー長の約20倍の10mmという非常に長いプラズマチャネルを観測した。レーザーパルスがチャネル中で曲がること、及び電子キャビティ形成が実験的に初めて観測された。

論文

Commensurate-incommensurate magnetic phase transitions of CePtAl

D$"o$nni, A.*; 北澤 英明*; Fischer, P.*; Tang, J.*; 神木 正史*; 遠藤 康夫*; 森井 幸生

Journal of Physics; Condensed Matter, 7, p.1663 - 1678, 1995/00

 被引用回数:32 パーセンタイル:83.86(Physics, Condensed Matter)

電気抵抗、比熱、帯磁率測定から三つの磁気相転移がT$$_{1}$$=5.9K、T$$_{2}$$=4.3KとT$$_{3}$$=2.2Kで起こることが判明しているCePtAlについて中性子粉末回折実験を行った。CePtAlの磁気構造はT$$_{2}$$≦T≦T$$_{1}$$ではk$$_{1}$$=0とk$$_{3}$$=[0,0.463,0]、T≦T$$_{2}$$ではk$$_{1}$$=0、k$$_{2}$$=[0,1/2,0]の二つの磁気伝播ベクトルで表されることが判明した。このような磁気構造の複雑さは、Ce-Ce最近接間相互作用がb軸方向にあり、Ce-Ce第2近接相互作用がa軸方向にある異方性の競合に起因している。

口頭

Guiding of 100 TW Relativistic Laser Pulses by 10 mm Plasma Channels

Koga, J. K.; Chen, L.-M.; 小瀧 秀行; 中島 一久; Bulanov, S. V.; 田島 俊樹; Gu, Y. Q.*; Peng, H. S.*; Hua, J. F.*; An, W. M.*; et al.

no journal, , 

100TW, 30fsの相対論的強度のレーザーを長いスリットガスジェット(1.2$$times$$10mm$$^{2}$$)へ集光し、レーザー・プラズマ相互作用により電子を発生させる最初の実験を行った。10mmの、レイリー長の20倍となるプラズマチャネルの形成が確認された。このチャネルの特長として、レーザーの偏向,ホース効果,キャビティの形成が確認された。この長いチャネルの形成と同時にコリメートされた(エミッタンス0.8$$pi$$mm mrad),高エネルギーの準単色電子($$sim$$70MeV)の発生が確認された。このときの1MeV以上の電子の電荷量は 10nC/shotであり、これは長いチャネル形成の効果によるものと考えられる。

口頭

Si(111)表面酸化状態のO$$_{2}$$圧力依存

Tang, J.*; 西本 究*; 小川 修一*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 渡辺 大輝*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

no journal, , 

Lifetime of metastable oxygen molecule (O$$_{2}$$$$^{*}$$) is so long on a Si(111)-7$$times$$7 surface that the reaction kinetics is significantly affected with respect to the saturated oxide thickness. In this study, $$P$$$$_{rm O_2}$$ dependence of oxygen adsorption states on the Si(111)-7$$times$$7 surface was investigated by photoelectron spectroscopy with changing surface sensitivity: work function, O 1s level, and O 2p bands to clarify the initial oxide growth kinetics. This is because the DAS structural model of Si(111)-7$$times$$7 is composed of three Si layers (about 1 nm) in depth, so that adsorbed oxygen is likely distributed down to 1 nm. Based on the $$P$$$$_{rm O_2}$$ dependence of oxygen adsorption states obtained from the curve fitting analysis of O 1s, we propose a reaction model of O$$_{2}$$ adsorption on Si(111) by taking account of O$$_{2}$$$$^{*}$$.

口頭

高温Si(111)表面酸化における相転移のリアルタイム光電子分光観察

Tang, J.*; 西本 究*; 小川 修一*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 渡辺 大輝*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

no journal, , 

The dynamics of oxidation on Si(001) surfaces has been elucidated by DOS model, in which the SiO desorbed from the surface just as 2D island growth started and no desorption was reported during the Langmuir type adsorption, and a thermal activation of SiO desorption was found during the phase transition. However, the mechanism of SiO desorption during the phase transition on Si(111)-7$$times$$7 surfaces is still far from understanding. In this study, SiO desorption process depends on the temperature and oxygen pressure and the relation between oxygen adsorption and SiO desorption during the phase transition have been investigated by real-time photoelectron spectroscopy. It is suggested that SiO desorption occurs during the high temperature Langmuir-type adsorption. It is proposed to be affected by the substable oxygen adsorption states on the surface in the initial oxidation, which is strongly depends on the temperature and oxygen pressure.

口頭

Si(111)表面酸化における準安定吸着酸素分子の解離反応キネティクス

西本 究*; Tang, J.*; 小川 修一*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 渡辺 大輝*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

no journal, , 

Si(111)7$$times$$7表面酸化では準安定吸着酸素分子が長い寿命をもち、Si(001)2$$times$$1表面酸化とは顕著に異なる酸化反応様式を示す。本研究ではSi(111)7$$times$$7表面室温酸化過程におけるO$$_{2}$$$$^{*}$$の挙動を解明するために、酸素吸着曲線,仕事関数,バンドベンディング,酸素原子とSi原子の化学結合状態を光電子分光によりリアルタイム観察した。それらの観察結果の相関から、初期酸化途中でO$$_{2}$$供給停止後のSi(111)表面酸化状態変化について詳しく検討した。Si表面のアドアトムに吸着したO$$_{2}$$$$^{*}$$は解離して内部に潜り込み、酸素吸着状態がpaul構造からins/tri構造に変化したと考えられる。

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