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神谷 潤一郎; 金正 倫計; 林 直樹; 發知 英明; 荻原 徳男; 谷 教夫; 渡辺 泰広
Journal of the Vacuum Society of Japan, 57(4), p.131 - 135, 2014/04
J-PARC RCSにおいて、ビーム軌道を不安定にする要素として、入射バンプ電磁石の入口/出口でのエッジフォーカスと、加速途中のベータトロン振動数の変化が挙げられる。それらの補正のため、直線部の両端に計六台の補正用四極電磁石を設置することとした。本電磁石に設置する真空ダクトは以下のように設計検討を進めた。(1)金属製ダクトの場合、渦電流による影響を検証する。(2)(1)で問題がある場合は、発熱・ダクト内部磁場の乱れの恐れがないセラミックスダクトを採用する。(3)(2)でセラミックスダクトを採用した際、大気圧によるダクトの変位及びダクトへかかる応力に問題がないかの検証をする。本講演では上記設計検討結果及びダクトの性能について詳細を示す予定である。
岩井 優太郎*; 寺岡 有殿; 井上 敬介*; 吉越 章隆; 岡田 隆太
no journal, ,
Ni(111)面と(001)面を超音速酸素分子線で酸化し、放射光光電子分光で酸化過程をその場観察した。(111)面では1eVと2.3eV以上の領域にポテンシャルエネルギー障壁が存在し、(001)面では低並進運動エネルギーでは物理吸着状態を経由した解離吸着が起き、並進運動エネルギーが大きくなると活性化吸着が主になるが、ポテンシャルエネルギー障壁は1eV付近にひとつ存在することを示唆する結果を得た。
1表面の室温酸化物の時分割観察吉越 章隆; 岡田 隆太; 寺岡 有殿; 岩井 優太郎*; 山田 洋一*; 佐々木 正洋*
no journal, ,
Geは次世代電子デバイス材料として注目されており、その単結晶表面酸化の研究は重要となっている。本発表では、室温でGe(100)-21表面にバックフィリングあるいは超音速酸素分子線(並進エネルギー: 2.2eV)によって生成する酸化物の放射光XPSによる時分割観察結果を報告する。どちらも、Ge酸化成分(Ge
/Ge
)の強度比は一定であった。
1表面への室温酸素初期吸着確率の並進エネルギー依存性吉越 章隆; 岡田 隆太; 寺岡 有殿; 岩井 優太郎*; 山田 洋一*; 佐々木 正洋*
no journal, ,
Geは次世代電子デバイス材料として注目され、その酸化研究は重要となっている。本発表では、酸素分子のGe(100)-21表面への室温初期吸着確率の並進エネルギー依存性を報告する。0.1eVと0.47eV付近に酸素分子の吸着バリアーの存在を示唆する結果を得た。
馬場 祐治; 下山 巖; 平尾 法恵; 関口 哲弘
no journal, ,
単原子層のシリコンが、グラフェンと同様なハニカム構造をとり得るという理論計算は数多くあるが実験的には検証されていない。本研究では、基板と相互作用の小さい「free-standing」のシリコン単原子層の作成を試み、その構造を調べた。基板としては、表面が原子レベルで平坦で不活性な高配向性熱分解グラファイト(HOPG)を用いた。清浄なHOPG表面に、層数を正確に制御したシリコン膜を作成し、表面電子状態をin-situ XPSおよびX線吸収端微細構造法(XAFS)により調べた結果、0.2モノレーヤーのシリコン膜のSi K-吸収端XAFSスペクトルには、バルクより高エネルギー領域に明瞭な2つのピークが観測された。電子エネルギー損失分光法による報告値およびDV-Xa分子軌道計算結果から、これらのピークはSi 1s軌道から非占有パイ軌道およびシグマ軌道への共鳴励起によるものと同定した。放射光の入射角を変えてXAFSスペクトルの偏光依存性を測定したところ、グラファイトと類似の偏光依存性が認められた。このことから、蒸着されたシリコンの一部は、HOPG表面に平行なグラフェンに類似した構造をとることがわかった。
和田 健*; 前川 雅樹; 深谷 有喜; 望月 出海*; 兵頭 俊夫*; 河裾 厚男
no journal, ,
高エネルギー加速器研究機構(KEK)の物質構造科学研究所の低速陽電子実験施設では、電子リニアックベースの高輝度・高強度低速陽電子ビーム(エネルギー可変単色陽電子ビーム)を用いた、反射高速陽電子回折(RHEPD)実験を開始した。RHEPDは反射高速電子回折(RHEED)の陽電子版であり、全反射による物質最表面原子層のみからの回折像を得ることができるユニークな回折実験手法である。これまで原子力機構先端基礎研究センターにおいて、Na-22線源ベースの比較的強度の弱いビーム装置で開発が行なわれ、既に成果が上がっていたが、そこで開発された装置を、KEKの高強度低速陽電子ビーム実験施設に導入することで、従来の60倍以上の反射強度が得られるようになった。その結果、陽電子ビームを照射しながらのリアルタイムの結晶方位の調整が可能となると共に、回折図形を観測するために用いているMCPのバックグラウンドに対するS/N比が向上し、従来にくらべ高効率かつ高精度の測定が可能となった。KEKの低速陽電子ビーム施設では、陽電子ビームを磁場輸送により各実験ステーションに供給している。これをまず非磁場領域へ開放した後、陽電子に独特な輝度増強システムを用いて輝度を高め、RHEPD実験装置に導入している。本講演では、当施設の概要とRHEPD実験装置の導入について発表した後、最近のRHEPD実験の研究成果の紹介と共同利用の状況の報告を行なう。
兵頭 俊夫*; 深谷 有喜; 望月 出海*; 前川 雅樹; 和田 健*; 設楽 哲夫*; 一宮 彪彦*; 河裾 厚男
no journal, ,
反射高速電子回折(RHEED)の陽電子版である反射高速陽電子回折(RHEPD)は、最初の実証実験以来、10年以上にわたって原子力機構先端基礎研究センター高崎の世界唯一の装置で研究が行われ、いくつかの表面構造の決定に重要な役割を果たしてきた。放射性同位元素Na-22を陽電子源とし、ビーム強度が試料方位調整をリアルタイムで行うことができないほど弱かったにもかかわらず、成果が出ていたのは、陽電子と表面原子の相互作用が単純であるため動力学的理論と実験との一致がよいこと、および、ある臨界角以下の視射角で入射すると全反射が起きるためである。最近、そのRHEPD装置をNa-22ビームラインから切り離し、高エネルギー加速器研究機構低速陽電子実験施設の、高輝度高強度陽電子ビームに接続した。これにより、回折強度が60倍以上になり、陽電子ビームによる試料方位の調整がリアルタイムでPC画面を見ながら行うことができ、測定時間が大幅に短縮され、かつ、MCPの暗電流に対するS/N比が向上するなどの画期的な変化が起きた。ここでは、この高性能化した世界唯一の装置を用いて、Si(111)-
表面に対して全反射臨界角以下の視射角で入射したビームは、最表面に露出した原子配列のみによる回折図形(全反射陽電子回折、TRPD)を表すことを示し、さらに、この手法の今後の展望を述べる。
深谷 有喜; 前川 雅樹; 望月 出海*; 和田 健*; 兵頭 俊夫*; 河裾 厚男
no journal, ,
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。
(110)-(
)表面構造の解析望月 出海*; 有賀 寛子*; 深谷 有喜; 和田 健*; 兵頭 俊夫*; 朝倉 清高*; 前川 雅樹; 河裾 厚男
no journal, ,
ルチル型TiO(110)表面は、超高真空下でアニールすると()周期構造に転移することが知られており、STM、LEED、SXRD、DFT計算から多くの構造モデルが提案されているが、未だ決着には至っていない。そこで本研究では、反射高速陽電子回折(RHEPD)法を用いて、TiO(110)-()表面の構造決定を試みた。これまでに提案されている構造モデルを用いて計算したロッキング曲線と、室温で測定した曲線を比較したところ、TiO
モデルのみが実験結果を非常に良く再現できることが分かった。したがって、RHEPDロッキング曲線の解析結果は、Onishiらが提唱したTiOモデルによって説明できる。
関口 哲弘; 馬場 祐治; 下山 巖; 平尾 法恵; 本田 充紀; Deng, J.*
no journal, ,
有機半導体の表面分子配向は電子デバイスの性能向上の上で不可欠である。スピンコート法によりシリコンフタロシアニン二塩化物(SiPcCl)の超薄膜をグラファイトと銅基板上に作製した。角度分解X線吸収端微細構造(NEXAFS)法とXPS法により薄膜の分子配向を調べた。また大気圧下、室温から約350度まで加熱処理を行った際の配向変化を観測した。加熱アニーリング後のSi 1s吸収端のNEXAFSスペクトルは基板に依存して大きく異なり、表面反応生成物の分子構造が異なることを示す。ab initio分子軌道法計算との比較により反応生成物構造を推察した。
下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 平尾 法恵
no journal, ,
共役系炭素へのドーピングにより発現する機能性については未解明の領域が多い。そこで我々は脱硫に関するドーピング効果に注目した。活性炭の脱硫はこれまでも精力的に研究されているが、ヘテロ原子ドーピング効果は十分調べられていない。チオフェン類は難脱硫化合物の一つであり、本研究では共役系炭素のモデル物質であるグラファイトにP及びNドーピングを行い、チオフェンの吸着特性に対するドーピング効果を調べた。PClもしくはNのフラグメントイオンを3keVに加速し、グラファイトへ照射を行った。照射後試料を800
Cでアニールし、室温冷却後110
Paのチオフェンガスに1時間曝露した。比較のため、Ar
イオン照射についても比較を行った。XPSによる測定の結果、Ar照射、及びNドーピングした試料ではチオフェンの吸着特性がほとんど変化しなかったが、Pドーピングを行った試料ではNドーピングよりも約20倍吸着能が向上することを初めて見出した。この結果を分子軌道計算により解析し、Pドーピングの二つの効果について提案する。
池浦 広美*; 関口 哲弘
no journal, ,
電子供与体(ドナー)材料として伝導性高分子、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)を、電子受容体(アクセプター)として[6,6]-フェニルC61酪酸メチルエステル(PCBM)を溶液状態でブレンドし、バルクヘテロ接合[BHJ]型の有機薄膜太陽電池の配向薄膜を作製した。我々はドナーとアクセプターの分子間で起こる電荷分離のメカニズムを調べることを目的として研究を進めている。X線分光法を用いることにより素子をモジュール化することなく太陽電池の性能を評価することができれば、効率的に素子開発を進めることができる。X線吸収(XAS)法及び共鳴オージェ電子分光(AES)法などの電子物性,配向構造,電荷移動速度を検出できることを報告する。
