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関口 哲弘; 横山 啓一; 矢板 毅
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 20(3), p.186 - 195, 2022/07
Cs-135を含む長寿命核種の同位体分離に関する技術開発は放射性廃棄物の減容化および中性子照射による長寿命核種の核変換消滅の要素技術として重要である。THzレーザー光をヨウ化セシウム分子Cs(-133/-135)Iに照射することにより同位体選択的な解離反応を引き起こすことができる。しかし問題として、選択的に生成するCs-135原子は安定同位体から成るCs(-133)I分子との衝突により、同位体交換を起こす。よって我々はCs原子のみを選択的に吸蔵材料に回収し、衝突を回避する試みを検討している。Cs原子は炭素(C
)吸蔵材料内の数100オングストロームの深部まで侵入する。それに対しCsI分子は材料内に浸透しない。しかし室温ではCsI分子が堆積する問題が残された。本研究では加熱によりCsI堆積を防ぐことを検討した。X線光電子分光(XPS)測定を行い、材料の組成,深さ濃度分布,膜厚を評価した。Cs蒸着後の加熱アニーリング効果およびCs蒸着中の加熱効果を調べた。CsI分子が表面に残らず、Csが炭素材料に残存する可能性について検討した。
film revealed by element-specific X-ray magnetic circular dichroism角田 一樹; 竹田 幸治; 日下 翔太郎*; 小林 功佳*; 平原 徹*
no journal, ,
Since the discovery of graphene, atomically thin two-dimensional van der Waals (2D vDW) materials have attracted a great deal of attention due to their rich properties. In 2018, the presence of the long-range ferromagnetic ordering in the monolayer VSe was reported. Remarkably, the recorded Curie temperature of the monolayer VSe film exceeded the room temperature. However, soon after the discovery of strong ferromagnetism, a number of controversial results emerged. In this work, we investigated the intrinsic magnetic properties and electronic structures of the monolayer and multilayer VSe films by means of ARPES, first-principles calculations, and XMCD measurements. We succeeded in detecting a clear XMCD signal from the atomically thin VSe films under a magnetic field. By manipulating the incidence angle of the X-ray, we were able to disentangle the in-plane and out-of-plane magnetic properties and found a strong magnetic anisotropy. Moreover, temperature-dependent XMCD revealed that there is no long-range ferromagnetic ordering even at 6 K, but short-range ferromagnetic interactions between vanadium ions exist in the two-dimensional plane.
ortho-para conversion植田 寛和; 福谷 克之
no journal, ,
H has two nuclear spin isomers, ortho-H (o-H) and para-H (p-H). Due to symmetry restriction, o-H and p-H with parallel and antiparallel proton spins have odd and even rotational states, respectively. Interconversion between these two species, ortho-to-para (o-p) conversion is of great interest not only from a fundamental point of view but also in industrial applications such as H liquification and storage. While the radiative o-p conversion is forbidden in the gas phase, the conversion is promoted on various surfaces. The o-p conversion is completed by the nuclear spin flip and the rotational energy transfer. The former process has been paid much attention in previous o-p conversion studies, but the detail of the latter one remains unclear. In this contribution, we deal with the o-p conversion of molecularly chemisorbed H on Pd(210). This system allows us to probe the o-p conversion at a wider range of surface temperature as compared with physisorption systems. A combination of a pulsed molecular beam, photo-stimulated desorption and resonance-enhanced multiphoton ionization techniques is used to probe time evolution of o-H and p-H populations. Figure 1 shows that o-p conversion occurs with a conversion time of about 2 sec at a surface temperature of 50 K. To obtain insight into a role of rotational energy transfer in o-p conversion, we further study the surface temperature dependence of o-p conversion and the reverse process of p-o back conversion. From the results obtained the conversion mechanism will be discussed.
1 surface oxidation at room temperature吉越 章隆; 津田 泰孝; 冨永 亜希; 坂本 徹哉; 小川 修一*; 高桑 雄二*
no journal, ,
酸素ガスによるSi表面の酸化現象を解明することは、先端的な金属-酸化膜-半導体デバイスを開発する上で重要である。われわれは、Si(001)21表面酸化においてメインピーク(Si-O-Si)の低結合エネルギー側にサテライトピークを検出することに成功し報告した。このピークは、分子状吸着した酸素に由来すると考えられている。本研究では、リアルタイム光電子分光法を用いて、この吸着種の入射酸素分子のエネルギー依存性を調べた。全ての実験は、SPring-8のBL23SUにある表面実験ステーション(SUREAC2000)で行った。サテライトピークが明瞭に観測された。この結果は、0.06eV条件でも解離前駆状態としての吸着酸素が存在することを示唆している。
(0001) at low temperature深谷 有喜; Lee, C.-C.*; Fleurence, A.*; 長谷川 幸雄*; 尾崎 泰助*; 高村(山田) 由起子*
no journal, ,
Ge(111)基板上に成長させたZrB(0001)薄膜上では、表面偏析により2次元Ge二重三角構造が自発的に形成される。この2次元Ge二重三角構造は、内在するカゴメ格子によりフラットバンドを発現する。120K近傍で(
)-(
)相転移を起こすが、低温相である()構造の原子配置は不明である。本研究では、全反射高速陽電子回折(TRHEPD),第一原理計算,走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて、2次元Ge二重三角構造の低温相の原子配置を解明した。第一原理計算及びTRHEPD解析から、低温相では二重三角構造が表面垂直位置を保ちながら面内回転した構造モデルを提唱した。この構造モデルは、5Kで観測されるSTM像をよく説明できることもわかった。
/n- and p-Si(001) interfaces津田 泰孝; 小川 修一*; 吉越 章隆; 坂本 徹哉; 高桑 雄二*
no journal, ,
Si oxidation reaction rates depend on not only temperature and O pressure, but also light irradiation and carrier concentration. To interpret all phenomena regarding Si oxidation comprehensively, a unified Si oxidation reaction model mediated by point defect generation has been proposed, where carrier trapping at the vacancy site plays a key role to promote O dissociative adsorption at the SiO/Si interface. In this study, the oxidation reaction kinetics has been compared between p- and n-Si(001) surfaces to clarify the effect of carrier trapping on the SiO growth.
神谷 潤一郎; 高野 一弘; 和田 薫; 油座 大夢*
no journal, ,
チタンは気体分子を吸着するゲッター材であるが、通常は表面が酸化膜に覆われておりゲッター機能を持っていない。我々はチタン製真空容器の表面酸化膜を除去することで、容器自身を超高真空対応のゲッターポンプとして活用できることに着目し開発を行っている。この技術の加速器への適用によりビームラインを連続的な真空ポンプとすることができ、一様に超高真空を得ることができる。また電子顕微鏡などの真空容器に適用することで、輸送時のポンプ駆動用バッテリーが必要なくなるという産業的イノベーションへ繋がる技術である。実験ではスパッタリングによってチタン製真空容器の表面酸化膜を除去することで、大きな排気速度を得ることを実証した。また温度を上げて表面酸化物を内部に拡散させる手法によっても、チタン製真空容器が部分的にゲッター化することを実証した。本発表では、これらのチタン製真空容器をゲッターポンプとして機能させる手法と実測結果について報告を行う。
矢野 雅大; 朝岡 秀人
no journal, ,
Au(100)とAu(111)上で前駆体分子の自己組織化単層膜を基にボトムアップ合成したグラフェンナノリボンをSTMを用いて観測した。自己組織化単層膜を基にしたグラフェンナノリボンは、基になった分子配向によって配向方位が制御可能であることが明らかになった。特に、Au(100)上ではグラフェンナノリボンの形成方位が基板再構成構造の一次元状の凹凸方位と一致するため、グラフェンナノリボンの形成方位の制御性が高い。これは、グラフェンナノリボンをデバイス応用する上で重要な知見となる。
; Electronic structure of the hydrogen-like defects and their potential use in depth-resolved detection of oxygen vacancies伊藤 孝; 髭本 亘; 幸田 章宏*; 下村 浩一郎*
no journal, ,
Recent 
SR studies in SrTiO focusing on the following two aspects will be presented. (i) Electronic structure of interstitial Mu in SrTiO: The formation of a Mu
-Ti
polaron complex was observed upon implantation of positive muons into stoichiometric SrTiO. The small activation energy of 30(3) meV found for the thermal dissociation of the Mu-Ti polaron complex suggests that the strain energy required to distort the lattice is comparable to the electronic energy gained by localizing the electron. (ii) Potential use of SR for oxygen vacancy detection in SrTiO
: The oxygen vacancy (V
) is a major defect species in perovskite titanates, having a strong impact on their electrical, optical, and dielectric properties. In spite of the importance of the defect, experimental techniques that can directly detect V are still limited. Through a series of SR measurements on oxygen-deficient SrTiO we revealed that there is a clear positive correlation between the muon spin relaxation rate and the carrier concentration, which is expected to be roughly proportional to the V concentration. This, together with the variability of muon implantation depth, suggests that the SR spectroscopy is potentially suitable for the depth-resolved analysis of V distribution in perovskite oxides, which is complementary to cation vacancy-sensitive techniques, such as positron annihilation spectroscopy.
