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寺岡 有殿; 戸出 真由美*; Harries, J.; 吉越 章隆
電気学会論文誌,C, 134(4), p.473 - 478, 2014/04
The desorption of deuterium molecules from a V(001) surface is limited by deuterium diffusion in the oxide layer. The distribution of desorption temperature can be controlled by varying the oxide layer thickness. The desorption of deuterium molecules existing near the surface shifts towards a higher temperature region over room temperature. The desorption of deuterium molecules dissolving in the bulk could not be controlled because the oxide layer is still degraded near the higher desorption temperature. Whether the deuterium desorption can be controlled by the oxide layer or not is determined by a relationship between oxide degradation temperatures and deuterium desorption temperatures.
橋之口 道宏*; 戸出 真由美*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 岡田 美智雄*
Applied Surface Science, 276, p.276 - 283, 2013/07
被引用回数：4 パーセンタイル：19.17(Chemistry, Physical)Detailed studies on the initial oxidation processes of TiAl with a 2 eV hyperthermal oxygen molecular beam and thermal O
in the backfilling. The oxidation processes are monitored by X-ray photoemission spectroscopy measurements in conjunction with synchrotron radiation. Oxidation of both Al and Ti occurs during the oxidation. The incident-energy and surface-temperature dependences of oxidation reveal that the precursor-mediated dissociative adsorption is the dominant initial step in the thermal O backfilling. Thus, the efficiency of oxidation is higher for the thermal O backfilling than for the molecular beam dose. The result is quite different from that on TiNi where the molecular beam dose has the advantages in the oxide layer growth at high O coverage. We succeeded in fabricating blue-colored TiO and AlO
containing layers, combining molecular beam and surface annealing.
横田 久美子*; 田川 雅人*; 松本 康司*; 古山 雄一*; 北村 晃*; 神田 一浩*; 戸出 真由美; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
Protection of Materials and Structures from the Space Environment; Astrophysics and Space Science Proceedings, Vol.32, p.531 - 539, 2012/08
Stability of hydrogen in Diamond-like carbon (DLC) film under simulated space environment, i.e., hyperthermal atomic oxygen, vacuum ultraviolet (VUV) and soft X-ray exposures has been studied. Hydrogen in DLC was released by low-energy atomic oxygen beam exposure, whereas the gasification reaction of carbon atom needed collision energy above 3 eV. The desorption process in the deep region required a higher collision energy. The density of hydrogen decreased 11% by atomic oxygen exposure, and was independent of the collision energy. Photon exposure also releases hydrogen from DLC. High-energy photons in soft X-ray promote the hydrogen desorption even from deeper region with high efficiency. It was considered that soft X-ray could release bonded hydrogen which is not released by VUV or atomic oxygen exposures.
Cr
Ti
Harries, J.; 寺岡 有殿; 戸出 真由美; 吉越 章隆
Applied Physics Express, 5(3), p.031802_1 - 031802_3, 2012/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)Angle-resolved photoelectron spectroscopy is an established technique for obtaining information on the depth-dependence of the concentration of elements within a sample. When synchrotron radiation is used as the X-ray source, the high flux and high energy resolution allow chemical-state specific information to be obtained - an area where the technique has advantages over more quantitative techniques with higher depth resolution. Here we describe the application of the technique at the surface chemistry end-station at BL23SU, SPring-8, where thin films can be analysed in situ. The technique is applied to studying the natural oxide surface layer of VCrTi, a hydrogen-storage material.
神田 一浩*; 横田 久美子*; 田川 雅人*; 戸出 真由美; 寺岡 有殿; 松井 真二*
Japanese Journal of Applied Physics, 50(5), p.055801_1 - 055801_3, 2011/05
被引用回数：13 パーセンタイル：47.84(Physics, Applied)The effect of soft X-ray irradiation of diamond-like carbon films in vacuum was investigated using synchrotron radiation (SR). Etching and the desorption of hydrogen upon SR exposure in vacuum occurred in highly hydrogenated diamond-like carbon (H-DLC) films; these processes were not observed in the irradiation of a low-hydrogenated DLC film. The extent of decrease in hydrogen content due to SR exposure was found to decrease with increasing the etching ratio of the H-DLC film. This indicates that hydrogen desorption from the H-DLC films competed with the etching process. Namely, the modified surface, in which hydrogen content was decreased by SR exposure, was immediately removed from the H-DLC film that had a high etching rate.
神田 一浩*; 横田 久美子*; 田川 雅人*; 戸出 真由美; 寺岡 有殿; 松井 真二*
Japanese Journal of Applied Physics, 50(5), p.055801_1 - 055801_3, 2011/05
ダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜は軟X線領域のシンクロトロン放射光を照射しながら酸素ガスに曝すとエッチングされることが一般に知られている。最近、高水素化DLC(H-DLC)薄膜に真空中で軟X線放射光を照射すると、水素が脱離して薄膜の密度,硬度,屈折率が増加することが見いだされた。本研究では、異なる三種類の水素濃度のH-DLC試料を用いて、放射光の照射効果を研究した。H-DLC薄膜はSi基板上に200nmの厚さで形成された。それには強度変調ラジオ波プラズマ化学気相成長法を用いた。放射光の照射はニュースバルBL6で行われた。その放射光は1keV以下の軟X線から赤外線までの連続エネルギースペクトルを持っている。水素濃度の放射光照射量依存性は弾性反跳粒子検出法(ERDA)とラザフォード後方散乱法(RBS)で評価された。水素濃度は低水素化DLC薄膜では一定に保たれたが、一方、高水素化DLC薄膜では軟X線照射量に依存して指数関数的に減少することが見いだされた。
橋之口 道宏*; 角本 雄一*; 戸出 真由美; Harries, J.; 岡田 美智雄*; 寺岡 有殿; 笠井 俊夫*
電気学会論文誌,C, 130(10), p.1723 - 1729, 2010/10
2.2eVという超熱エネルギー領域の並進運動エネルギーを持った酸素分子線(HOMB)を照射してTiAl表面の酸化過程を放射光光電子分光法で研究した。表面温度が300Kのときには、表面近傍でAlOの偏析を伴ってTi酸化物とAl酸化物が同時に成長した。HOMBを入射した場合の酸化の効率は25meVのエネルギーを持つ酸素分子をバックフィリングで供給した場合に比べて小さい。さらに、TiAl表面に形成される酸化物の化学組成(AlO, TiO, TiO)は入射酸素分子線の並進運動エネルギーに依存しなかった。今回の結果はTiAl表面の酸化が前駆的分子吸着状態を経由して進行することを示唆している。
CrTi表面の熱変性分析戸出 真由美; Harries, J.; 寺岡 有殿; 吉越 章隆
電気学会論文誌,C, 130(10), p.1819 - 1820, 2010/10
水素貯蔵合金の表面皮膜の熱変性過程と水素の脱離温度特性を、放射光光電子分光法で観測した。実験はSPring-8の原子力機構専用軟X線ビームライン(BL23SU)に設置した表面反応分析装置(SUREAC2000)を用いて行った。自然酸化膜付きのVCrTiと、自然酸化膜上から重水素イオンを注入したVCrTiのSR-XPS測定を行った。非重水素化VCrTiでは373Kから473Kの間、重水素化では473Kから573Kの間で酸化膜が著しく変質した。重水素イオンを注入すると自然酸化膜の熱安定性が100度程度安定化することが観測された。
神田 一浩*; 寺岡 有殿; 戸出 真由美; 松井 真二*
no journal, ,
軟X線照射によるダイヤモンドライク炭素(DLC)膜中の改質効果を調べるために、未照射の水素化DLC膜と軟X線照射(300mA
h)した水素化DLC膜の昇温脱離スペクトル(TDS)を測定した。昇温は373Kから1073Kまで87.5K/minの速度で行った。水素分子のTDSでは、未照射の水素化DLC膜で470K付近に大きなピークが観測され、軟X線照射後の試料ではこのピークが見られない。弾性反跳分析によるDLC膜の水素量測定でも300mAhの照射で水素量は大きな減少を示した。これらの測定から、水素は300mAhの軟X線照射により脱離すると結論した。
寺岡 有殿; Harries, J.; 戸出 真由美; 吉越 章隆
no journal, ,
本研究ではVCrTi合金の自然酸化膜,その熱安定性,重水素イオン注入による表面改質について軟X線放射光を用いた光電子分光で調べた。自然酸化膜の膜厚は600eVから1600eVの範囲の放射光エネルギー依存性から3nmと見積もられた。自然酸化膜の熱安定性は473Kから1173Kの範囲でフラッシュ加熱によって評価された。O1s, C1s, V2p, Cr2p, Ti2pの光電子スペクトルが373K以下に下がってから測定された。加熱前にはV, Cr, Tiの酸化成分が弱いバルク成分とともに1247eVの放射光で観察された。わずかに473Kの加熱で、金属ピークが増大し、O1sピークは減少した。同様な実験が2.8
10
cm
の重水素注入したVCrTi合金に対して行われた。イオン注入なしの試料と異なり、373K加熱後の光電子ピークは加熱前と変わらない。573Kまで加熱する間に重水素の脱離が質量分析器で観測された。自然酸化膜は重水素脱離の後で熱分解し始めると結論した。
橋之口 道宏*; 角本 雄一; 戸出 真由美; Harries, J.; 寺岡 有殿; 岡田 美智雄*; 笠井 俊夫*
no journal, ,
TiAl合金の表面酸化反応には試料温度や酸素分圧が大きく影響しており、その酸化メカニズムは複雑である。本研究では試料温度と酸素分子の入射エネルギーを制御し、TiAl合金の初期酸化過程を放射光光電子分光(SR-XPS)を用いて検証した。実験はSPring-8の原子力機構専用軟X線ビームライン(BL23SU)に設置した表面反応分析装置(SUREAC2000)を用いて行った。試料(TiAl多結晶)はArイオンスパッタリングとアニールにより表面清浄化した。清浄表面に超熱酸素分子線を照射し、SR-XPSにより分析を行った。また清浄表面を酸素雰囲気に曝露し、同様の分析を行うことで入射する酸素分子の運動エネルギー効果を調べた。
Harries, J.; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 戸出 真由美
no journal, ,
VCrTiは水素貯蔵材料としての利用が検討されている。そのため合金の表面構造についての情報が必要である。本研究では角度依存光電子分光法を用いて表面の元素別、及びその元素の化学結合状態別の深さ方向の分布について調べた。さらに、試料の温度を100
Cずつ800Cまであげたときの膜の構造変化も調べた。
戸出 真由美; Harries, J.; 寺岡 有殿; 吉越 章隆
no journal, ,
水素貯蔵合金表面の自然皮膜の熱安定性は、水素の吸収や脱離に影響を与える特性である。本研究では、TiFe表面皮膜の熱変性過程をX線放射光光電子分光法で調べた。実験はSPring-8の原子力機構専用軟X線ビームライン(BL23SU)に設置した表面反応分析装置(SUREAC2000)を用いて行った。TiFeを熱処理すると、酸化状態を示すピークが弱くなり、金属状態を示すピークが強くなる。表面に重水素イオンを注入すると、自然酸化膜の変質温度が200C程度低くなる結果が得られた。
田川 雅人*; 横田 久美子*; 古山 雄一*; 神田 一浩*; 戸出 真由美; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
no journal, ,
水素化ダイヤモンドライクカーボン(HDLC)薄膜からの水素脱離に関して、真空紫外光と表面酸化膜の効果が調べられた。市販のHDLC基板,外部光源としてニュースバルのBL-6の放射光、及び、Dランプが用いられた。金属をドープしたHDLC上に約5eVの並進運動エネルギーを持つ超熱酸素原子ビームを照射することで、厚さが数ナノメーターのSiOとTiO薄膜が形成された。それを用いて水素脱離に関する酸化膜の効果が調べられた。SiOとTiOでは水素脱離温度に異なる影響を与える効果があることが確認された。
Harries, J.; 戸出 真由美; 角本 雄一; 井上 敬介; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
no journal, ,
SPring-8, BL23SUの高分解能表面化学実験ステーションを利用して化学結合状態別、角度別光電子スペクトルの測定が可能。最大エントロピー法を用いるとスペクトルに含まれる深さ方向の分布情報を取り出すことができる。この二つの手法の組合せの進歩について発表する。例として、窒化したアルミ(111)表面のN-化学結合状態別深さ方向分布について議論する。
戸出 真由美; Harries, J.; 寺岡 有殿; 吉越 章隆
no journal, ,
水素貯蔵合金表面の自然酸化膜の熱安定性は、水素の貯蔵及び脱離を制御する重要な特性となる。本研究ではVCrTiの自然酸化膜の熱安定性を調べ、さらに、重水素イオン注入によるVCrTiの自然酸化膜の変化について高分解能軟X線放射光光電子分光法で研究した。熱処理前では、酸化膜からのO-1s, V-2p, Cr-2p, Ti-2pピークが得られた。重水素化しないVCrTiは473Kで加熱することでO-1s, V-2p, Cr-2p, Ti-2pピークに大きな変化が現れ、表面の自然酸化膜が脱離した。重水素化したVCrTiは573Kの加熱によって表面の自然酸化膜が脱離した。VCrTiは重水素化することで、表面の熱安定性が変化することが観測された。
田川 雅人*; 横田 久美子*; 岸田 和博*; 古山 雄一*; 戸出 真由美; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; Minton, T. K.*
no journal, ,
本研究ではDLC膜中にSiをドープすることにより、DLC薄膜が原子状酸素曝露を受けた際にSi酸化保護皮膜を形成する可能性について、放射光光電子分光法、及び、ラザフォード後方散乱法による表面分析と反応生成物直接観察を行うことで検証を行った。原子状酸素照射前後における放射光光電子スペクトルから、室温での照射にもかかわらず、酸化膜の形成が確認され、反応生成物の脱離も抑えられることがわかった。
戸出 真由美; Harries, J.; 寺岡 有殿; 角本 雄一; 井上 敬介; 吉越 章隆
no journal, ,
In order to study the correlation between the hydrogen desorption temperature and the chemical bonding states of the oxide layer, photoemission spectroscopy with soft X-ray synchrotron radiation has been applied for analyses of the native oxide on the polycrystalline VCrTi alloy surface and its thermal instability. Before thermal annealing, V-2p peaks from the bulk could be observed with a photon energy of 1247 eV, in addition to broad oxides peaks. The O-1s peak consisted of at least two components and decreased with thermal annealing. The lower binding energy component is decreased remarkably than that of the higher energy component. For the deuterium ion implanted surface, however, the O-1s peak kept its profile until 573 K. After desorption of D molecules at around 570 K, the native oxide layer started changing its structure. Consequently deuterium implantation affected the thermal stability of the native oxide.
戸出 真由美; Harries, J.; 寺岡 有殿; 角本 雄一; 井上 敬介; 吉越 章隆
no journal, ,
水素貯蔵合金表面の自然皮膜の熱安定性は、水素の吸収や脱離に影響を与える特性である。本研究では、VCrTi表面皮膜の熱変性過程を高分解能X線放射光光電子分光法で調べた。実験はSPring-8の原子力機構専用軟X線ビームライン(BL23SU)に設置した表面反応分析装置(SUREAC2000)を用いて行った。アニール前は酸化状態を示す光電子スペクトルが観測された。アニール後は酸化状態を示す光電子スペクトルが弱くなり、金属状態を示す光電子スペクトルが強くなった。表面に重水素を注入すると、自然酸化膜の変質温度が100C程度高くなる結果が得られた。
molecular beam on deuterium desorption from V(001)寺岡 有殿; 戸出 真由美; Harries, J.; 吉越 章隆
no journal, ,
一般に水素貯蔵物質における水素の吸収と脱離は表面の自然酸化膜を介して起こる。水素の脱離過程と酸化膜の化学結合状態の関係を研究するために、超音速酸素分子線でV(001)表面に形成した人工酸化膜について、高輝度高分解能放射光光電子分光(SR-PES)と昇温脱離質量分析(TDS)を適用した。300Kより高温で酸化膜は劣化し、そのあとで重水素分子の脱離が起こったことから、重水素の脱離と酸化膜の分解は独立した反応過程であると結論した。
