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分子の並進運動エネルギーによるGe(111)-c(2
8)室温表面の酸化促進と生成酸化物の相関岡田 隆太; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 神農 宗徹*; 山田 洋一*; 佐々木 正洋*
no journal, ,
Ge低指数面の中で特に電子移動度の大きな(111)面は、電界効果トランジスタのチャンネル材料として有望視され、極薄酸化物とその界面及び生成物の解明が重要となっている。本研究では異なる並進運動エネルギー(E
)のO分子による表面酸化物の違いを放射光XPSにより調べた。Eの増加により酸素の吸着量が増加し、それに対応してGe酸化成分が変化することを発見した。さらに、この吸着酸素量の増加は、1.0eVにエネルギー閾値を持つ、Ge
形成を促進する活性化吸着反応に起因することがわかった。
運動エネルギー誘起Al(111)窒化膜内の窒素分布高岡 毅*; 神農 宗徹*; 寺岡 有殿; Harries, J.; 岡田 隆太; 岩井 優太郎*; 吉越 章隆; 米田 忠弘*
no journal, ,
窒化アルミニウム(AlN)はヒートシンクなどさまざまな機能を持つ材料として注目されている。Nガスはアルミニウムとは反応しにくいので、AlN薄膜形成には化学気相成長などの方法が用いられる。しかし、われわれは超高真空中でAl(111)表面に並進運動エネルギー1.8eV以上の超音速N分子線(SSNMB)を照射すると室温でも直接窒化反応が起こることを見いだした。この手法によって作製したAlN薄膜における窒素原子の深さ方向分布について、おもに角度分解放射光XPSを用いて解析した。
1表面の超音速酸素分子線による室温酸化促進吉越 章隆; 岡田 隆太; 寺岡 有殿; 山田 洋一*; 佐々木 正洋*; 神農 宗徹*
no journal, ,
Si系LSIの電界効果トランジスタの新チャネル材料として、Siよりもキャリア移動度等で優れた物性を有するGeが注目されており、Ge酸化物とその生成機構の解明が重要となっている。本研究では、代表的なGe低指数面であるGe(100)-21表面の超音速酸素分子線(2.2eV)とバックフィリングによる室温酸化を放射光XPSによるその場分析で比較した。超音速酸素分子線による吸着曲線の変化、吸着酸素量の増加と関連する吸着サイトの違いを明らかにした。
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, ,
これまで線源(
Na)を用いた反射高速陽電子回折(RHEPD)装置を開発し、さまざまな表面構造や表面相転移の研究に適用してきた。陽電子は表面第一層で全反射を起こすため、入射陽電子ビーム強度に対する反射強度の比(絶対反射率)は非常に大きい。そのため、入射陽電子ビームの可干渉距離が長ければ、陽電子の放出量が少ない線源を用いた場合であっても、鏡面反射スポットを含む第0ラウエゾーンの回折スポットは観測可能である。しかし、特に高次の分数次スポットを観測するには、入射ビーム強度の弱さが問題となる。今回、高エネルギー加速器研究機構(KEK)低速陽電子実験施設において、電子線形加速器(LINAC)を用いて生成した高強度陽電子のエネルギー単色化と平行化を行い、結果として、Si(111)-
表面からの鮮明な回折パターンと従来の44倍の反射強度を得ることに成功した。現在、磁界レンズを用いた陽電子ビームの収束性の向上などを行い、輝度のさらなる向上を目指している。
馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵
no journal, ,
有機分子の多くは球形ではなく平面型,直鎖状など異方性を持つため、有機薄膜の電気的,光学的特性は、ナノメートル領域の分子配向に大きく依存する。そこで、ナノ領域の配向変化を明らかにするため、偏光した放射光軟X線を光源とする光電子顕微鏡(PEEM)により、平面型分子(フタロシアニン)及び鎖状分子(オリゴシラン)蒸着膜のリアルタイム観察を試みた。銅表面上に蒸着した直鎖状のオリゴジメチルシランは、室温では表面に垂直に配向した。これを240度に加熱すると、表面拡散は起こらないが配向は表面に平行に変化した。この傾向は、平面型分子であるシリコンフタロシアニンのナノ配向変化と異なることがわかった。このような分子の形状によるナノ配向変化の違いを、分子-分子間、及び基板-分子間の相互作用の大きさから議論した。
原本 直樹*; 猪俣 州哉*; 高橋 良太*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 吹留 博一*; 末光 眞希*
no journal, ,
シリコン基板上に形成するグラフェンの品質を制限する最大の要因はSiと3C-SiC結晶の間に存在する約20%の格子不整合である。これを克服してエピタキシャル成長3C-SiC薄膜の膜質を向上させる方法として微傾斜Si基板の使用がある。微傾斜Si基板上のX線回折ピークの半値幅がon-axis Si基板上のそれと比較して約13%減少することから、微傾斜基板上の3C-SiCの結晶性が向上することが明らかになった。グラフェンの欠陥を表すラマン散乱ピークは、微傾斜Si基板上のグラフェンの方がon-axis Si基板上のそれよりも小さくなることから、高品質な3C-SiC薄膜及びグラフェンが形成されることが明らかになった。今回、微傾斜Si(111)基板を用いることで、3C-SiC(111)薄膜の膜質向上、及び、その上に形成したエピタキシャルグラフェンの品質向上を確認した。
下山 巖; 箱田 照幸; 馬場 祐治; 関口 哲弘
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共役系炭素材料のNドーピングによる酸素還元反応(ORR)の触媒活性が近年注目を集めている。しかし、N同様V族元素であるPのドーピングによる触媒活性は知られていない。本研究ではPドープグラファイトの局所構造と触媒活性との相関関係を調べた。PCl
のイオンビームをグラファイトに高温(試料A)あるいは室温(試料B, C)で照射し、800
Cのアニーリングを行った。NEXAFS測定後、酸素あるいは窒素飽和水溶液中でのサイクリックボルタンメトリ(CV)測定を行った。試料AのNEXAFSは明瞭な偏光依存性を示し、理論計算からP置換グラファイト構造により解釈された。一方、試料B, Cはイオンフルエンスの違いにもかかわらずどちらも同程度の小さい偏光依存性しか示さなかった。この結果は試料B, C内のPサイトにおける歪んだ平面構造を示唆している。CV測定において、試料Aでは酸素・窒素飽和溶液でほとんど差がなかったのに対し、試料B, Cでは違いが観測され、試料B,Cの酸素が関与する還元反応のしきい電位はそれぞれ約0.1V, 0.3V(vs. Ag/AgCl)に上昇した。この結果はPドープグラファイトのドーパントサイトの立体配置が触媒活性に影響を与えることを示唆している。
渡辺 大輝*; 小川 修一*; 山口 尚登*; 穂積 英彬*; 江田 剛輝*; Mattevi, C.*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 寺岡 有殿; 山田 貴壽*; et al.
no journal, ,
高輝度放射光を用いた光電子分光法により、ヒドラジン(H
N)処理及び無処理の酸化グラフェンの真空加熱による還元過程をリアルタイム観察し、化学結合状態の変化を比較し、還元過程におけるHN処理の効果について調べた。HN処理後の加熱還元過程では、空孔などの欠陥成分の増加が大きく抑制されていることが明らかとなった。HN処理によって酸化グラフェンの電気特性が改善するのは、酸化物が減少するだけでなく、アモルファス成分と空孔欠陥成分も低減するためとわかった。
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)-77 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.
供給停止後のSi(111)表面酸化状態変化のリアルタイム光電子分光観察西本 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)-77表面の酸化では準安定吸着酸素分子(O
)が長い寿命をもち、Si(001)-21表面の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)-77表面の室温での酸化過程におけるO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。それらの観察結果から、初期酸化途中でO供給停止後のSi(111)表面の酸化状態の変化について詳しく検討した。Oが解離して内部に潜り込み、酸化状態がpaulからins/triに変化したことがわかった。
関口 哲弘; 馬場 祐治; 下山 巖; 本田 充紀*; 平尾 法恵; Deng, J.*
no journal, ,
近年、高キャリアー移動度を得る目的で高配向した有機半導体薄膜の作製技術の確立が望まれている。1つの方法として配向したモノマー分子の重合化といった表面化学反応により高配向した有機半導体薄膜を得る方法が考えられる。本研究では有機半導体であるシリコンフタロシアニン二塩化物(SiPcCl)薄膜を有機溶液から作成し、加熱による加水分解と縮合重合反応により配向した薄膜試料を作製した。直線偏光放射光を用いたX線吸収分光法(角度分解NEXAFS)及びXPS法を使って、作製された有機半導体試料の化学結合状態と配向構造の変化を明らかにした。重合反応により表面において特定方向に配向した一次元分子積層構造が形成されることが見いだされた。