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7) surface林 和彦; 河裾 厚男; 一宮 彪彦
Surface Science, 600(19), p.4426 - 4429, 2006/10
被引用回数：5 パーセンタイル：27.15(Chemistry, Physical)陽電子に対する物質の結晶ポテンシャルは正の値になるので、陽電子ビームを真空層から物質に入射すると、ある入射角度以下で全反射が観察される。反射高速陽電子回折(RHEPD)における全反射では、入射陽電子の物質への侵入深さは浅く、陽電子ビームはおもに表面原子で回折される。このためRHEPDパターンのスポット強度分布は、最表面原子位置に強く依存している。したがって、スポット強度分布を解析することで、最表面原子の位置を正確に決定することが可能である。本研究では、アドアトムの原子位置を決定するために、Si(111)77表面からのRHEPDパターンを観測し、スポット強度分布を動力学的回折理論を用いて解析した。その結果、アドアトムの高さは下の層から1.55
0.10
、平行位置は0.10の誤差範囲内で2層目のほぼ真上であった。さらに、全反射領域での陽電子の侵入深さは、アドアトムと2層目の層間距離の2程度であることがわかった。また、運動学的回折理論を用いた計算結果において、分数次のラウエゾーン上のスポット強度分布については、実験結果をよく再現しているが、整数次のラウエゾーン上のスポット強度分布については、実験結果と異なっていることがわかった。
林 和彦; 河裾 厚男; 一宮 彪彦
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 4, p.510 - 513, 2006/05
Si(001)表面上の酸素吸着の初期過程は未だに不明な点が多い。特に酸素原子の吸着位置について実験的に詳細に調べた研究は少ない。そこで、本研究では、110KにおけるSi(001)表面上の酸素の吸着位置を、最表面の構造に敏感な反射高速陽電子回折(RHEPD)を用いて調べた。まず、110KのSi(001)表面に酸素分子ガスを吸着した時の、全反射の鏡面反射強度の変化を調べた。鏡面反射強度は、酸素の暴露量とともに減少し、約4Lで一定値になった。次に、110KのSi(001)表面に酸素分子ガスを0.1L, 1.2L, 4.1L暴露した後、RHEPDの鏡面反射強度の視斜角依存性(ロッキング曲線)を測定した。酸素の暴露量が増えると、全反射と004ブラック反射のピーク強度が減少した。この実験結果を、動力学的回折理論を用いて解析した。その結果、酸素は最表面及びダイマーのバックボンド位置に存在することが明らかになった。酸素が最表面に位置する結果は、陽電子消滅励起オージェ電子分光法による実験の報告と一致している。また、ダイマーのバックボンド位置に存在する結果は、光電子分光法による実験の報告と一致している。
河裾 厚男; 前川 雅樹; 吉川 正人; 一宮 彪彦
Applied Surface Science, 244(1-4), p.149 - 152, 2005/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Chemistry, Physical)RHEPD全反射強度解析法を用いて、熱処理により形成される6H SiC(0001)表面の超構造を研究した。その結果、高温水素エッチングにより平坦化処理した6H SiC(0001)表面には、酸素吸着が存在することがわかった。これは900-1000
Cの熱処理により脱離させることができ、それに伴い、RHEPDロッキング曲線の全反射領域に特徴的な吸収ピークが発現することが見いだされた。この熱処理では表面にSiアドアトムに付随する超構造が形成されることが報告されており、実際上の吸収ピークがこのモデルで説明できることが明らかになった。アドアトムと第一層の結合距離は約1.8であり、LEEDによる結果とほぼ一致している。また、1000C以上の長時間熱処理により、表面炭化が進行し、これに伴い陽電子回折ロッキング曲線も劇的に変化することが明らかになった。得られたロッキング曲線は、表面にグラファイト単層が存在するとしてよく再現できること、及びグラファイト単層とSiC第一層の結合距離が約3.3となり、グラファイト単層がファンデルワールス力により結合していることがわかった。従来この表面の構造としては、グラファイト層モデルとアドアトムによる再構成モデルが提案されていたが、RHEPDの結果は前者が有力であることを示している。
林 和彦; 深谷 有喜; 河裾 厚男; 一宮 彪彦
Applied Surface Science, 244(1-4), p.145 - 148, 2005/05
被引用回数：4 パーセンタイル：21.61(Chemistry, Physical)反射高速陽電子回折(RHEPD)では全反射が観察される。全反射領域では、陽電子の物質への進入深さが浅いため、回折された陽電子は表面の情報のみを持つ。RHEPDを用いることで、最表面原子位置や表面デバイ温度を正確に決定することが可能となる。本研究では、RHEPDのこのような特徴を生かし、Si(001)清浄表面の構造を調べる。Si(001)表面は200K以下で、21構造からc(42)構造に相変化することが知られている。そこで、RHEPDパターン強度分布を相転移温度前後で比較した。室温において、全反射回折の起こる条件でパターンを観測した結果、(0,0), (-1/2,0), (-1,0), (-3/2,0), (-2,0)スポットを確認した。試料を150K以下に冷却すると、(0,0)スポットの強度は強くなり、(-1/2,0), (-1,0), (-3/2,0), (-2,0)スポットの強度は弱くなった。これは、表面構造が21からc(42)に変化したためであると考えられる。原子構造を決定するために、室温と150Kにおいて鏡面反射スポットの視射角依存性を測定した。現在、動力学的回折理論に基づいた計算を行い、原子位置の決定を行っている。
河裾 厚男; 石本 貴幸*; 前川 雅樹; 深谷 有喜; 林 和彦; 一宮 彪彦
Review of Scientific Instruments, 75(11), p.4585 - 4588, 2004/11
被引用回数：33 パーセンタイル：80.17(Instruments & Instrumentation)陽電子回折実験のための10keV陽電子ビームを同軸対称な電磁石を用いて開発した。ビーム輝度は、
10
e
/sec/cm
/rad/Vとなり、陽電子再放出に基づく輝度増強技術で得られるものに匹敵する性能である。ビーム進行方向と垂直方向の可干渉距離は、それぞれ100と40であった。これらは、大きな単位胞を持つ表面超構造の観察にも十分な値である。実際、Si(111)-77表面からの超構造反射を従来よりも鮮明に観察できることが確認された。
7 surfaces林 和彦; 深谷 有喜; 河裾 厚男; 一宮 彪彦
Applied Surface Science, 237(1-4), p.34 - 39, 2004/10
反射高速陽電子回折(RHEPD)では、結晶ポテンシャルが正であるため、全反射が観察される。全反射領域では、陽電子は最表面原子で回折されるため、多重散乱の効果が無視できると期待される。その場合、RHEPD強度は運動学的な計算で解析できると考えられる。本研究において、実験で得られたRHEPDパターンを運動学的な解析結果と動力学的な解析結果と比較することで、運動学的な解析の有効性について調べる。実験は、Si(111)77表面に20keVの陽電子を入射させて行った。この実験系では、臨界角は1.4である。全反射領域では、1/7, 2/7, 3/7ラウエゾーンのスポットが明るく、特に(0, 1/7)から(5/7, 6/7)あたりのスポット,(9/7, 10/7)スポット,(8/7, 10/7)スポットの強度が強い。運動学的及び動力学的な計算結果からも、これらのスポットの強度が強くなる結果が得られた。運動学的な計算において、考慮する原子数を単位ユニット内の200個から最表面原子の90個に減少しても、その結果に大きな変化はなかった。これは、陽電子の回折が最表面原子でおもに起きていることを示している。これらの結果から、RHEPDにおいて運動学的な解析は有効な方法であると考えられる。
7 surface河裾 厚男; 深谷 有喜; 林 和彦; 前川 雅樹; 石本 貴幸*; 岡田 漱平; 一宮 彪彦*
Materials Science Forum, 445-446, p.385 - 389, 2004/02
これまで、われわれは反射高速陽電子回折における全反射と一次ブラッグピークの存在を実証した。しかしながら、最構成表面に付随する分数次回折点の観測には至っていなかった。そこで、Si(111)77を用いて陽電子回折実験を行った。その結果、陽電子回折図形における1/7から3/7の分数次ラウエ帯の存在を発見した。さらに、鏡面反射点の入射視射角依存性(ロッキング曲線)を決定し、アドアトムによる陽電子の非弾性散乱に起因する構造を見いだした。従来の電子回折実験で決められている原子配置と吸収ポテンシャルを使用すると、実験結果が再現されないことから、これらのパラメータを変更する必要があることが判明した。
石本 貴幸*; 河裾 厚男; 伊藤 久義; 岡田 漱平
JAERI-Tech 2003-091, 32 Pages, 2003/12
JAERI-Tech-2003-091.pdf:3.96MB
反射高速陽電子回折(RHEPD)の表面研究のために装置開発を行い、1998年には、世界で初めてとなる明瞭な陽電子回折図形の観測に至った。初期に開発された装置は、三段のアインツェルレンズとコリメータによって平行陽電子ビームを得る仕組みになっていた。しかしこの装置では、ビームエネルギー分散と
線によるバックグラウンドが鮮明な回折図形観察の妨げとなることがわかってきた。すなわちより精度の高い実験を行うためには、ビームエネルギー分散と線のバックグラウンドを低減し、かつ観測システムのダイナミックレンジを高める必要がある。そこで、初期の装置に対して同心円球状の静電偏向器と二段のアインツェルレンズを新たに加える改造を施した。その結果、線が起源のノイズを大幅に低減することができ、ビーム径1mm,エネルギー分散0.1%以下、及び角度分散0.1%以下の高品質陽電子ビームを得ることができた。また新たに画像観測システムを構築した。その本装置を用いて、従来の研究では観測不可能であったSi(111) 表面に付随する微弱な一次ラウエ帯の観測に成功した。
7 surface probed by reflection high-energy positron diffraction河裾 厚男; 深谷 有喜; 林 和彦; 前川 雅樹; 岡田 漱平; 一宮 彪彦
Physical Review B, 68(24), p.241313_1 - 241313_4, 2003/12
被引用回数：25 パーセンタイル：72.69(Materials Science, Multidisciplinary)本論文では、よく収束された20keVの陽電子ビームを用いたSi(111)-77再構成表面からの初めての陽電子回折の結果について報告する。1/7次から3/7次の陽電子回折パターンが明瞭に観測された。全反射ロッキング曲線を動力学回折理論によって解析したところ、表面付着原子(アドアトム)が積層欠陥層から約1.52の位置にあることが明らかになった。これは、従来の理論値よりも大きな値であり、アドアトムが真空側に大きく変位していることを示している。
河裾 厚男; 石本 貴幸*; 岡田 漱平; 伊藤 久義; 一宮 彪彦*
Applied Surface Science, 194(1-4), p.287 - 290, 2002/06
被引用回数：6 パーセンタイル：34.93(Chemistry, Physical)静電陽電子ビームを用いた各種固体表面の回折パターンの観測と反射率測定について報告する。初めてのRHEPD観測と一連の実験の後、ビームのエネルギー分散とパックグラウンドを低減させるため、分析電極と2つのアインツェルレンズを追加することで、装置を改良した。装置は、20keVのビームを高平行で発生できる仕様となっている。測定された角度分散は、0.1°で、エネルギー分散は、100eV(1%以下)であった。最も顕著な結果は、これまで観測することができなかった第1ラウエ帯が観測できるようになったことである。そのほか、金属表面によるRHEPDロッキング曲線などが新たに測定された。
石本 貴幸*; 河裾 厚男; 伊藤 久義
Applied Surface Science, 194(1-4), p.43 - 46, 2002/06
被引用回数：9 パーセンタイル：45.16(Chemistry, Physical)表面分析技術として極めて有用な反射高速陽電子回折(RHEPD)の検出感度とS/N比向上を目指し、本システムの改造を行なった。陽電子ビームの品質向上のため、既存のビームラインに45°静電偏向器を取り付け、2段のアインツェルレンズでビームを輸送後、コリメータでビーム中心軸成分を切り出した。この結果、陽電子ビームのエネルギー分散0.1keV以下,角度分散0.1°以下,ビーム径1mmを達成した。また、陽電子検出器に入射する線量も減少し、ノイズ低減につながった。回折スポット検出のダイナミックレンジ広幅化のために検出系に画像キャプチャボードを取りつけ、積算画像を32bitで保存できるデータ処理プログラムを作成した。本改造により水素終端処理シリコン(111)基板を試料として、これまで観測されたゼロ次ラウエパターンに加え、微弱な一次ラウエパターンの実測に初めて成功した。
河裾 厚男; 児島 一聡; 吉川 正人; 伊藤 久義; 岡田 漱平; 一宮 彪彦*
Materials Science Forum, 363-365, p.445 - 447, 2001/05
われわれは、反射高速陽電子回折(RHEPD)に最適な陽電子ビームを開発することで、RHEPD回折図形とロッキング曲線の取得に初めて成功し、RHEPD特有の一次ブラッグ反射と全反射の効果を見いだすことができた。また、本手法を水素終端Si表面やSiC表面に適用することで、表面に残留する原子尺度の欠陥の存在を明示した。これより、高速陽電子の表面回折現象を実験的に証明するとともに、全反射領域におけるロッキング曲線が表面状態に非常に敏感であることを明確にできた。しかし、RHEPDの最も重要な応用である吸着構造の決定や表面デバイス温度の測定には至っていない。また、金属表面の陽電子反射率についても、数種の金属に対するデータは取得できたが、理論値との十分な比較を行えるほどには蓄積されていない。本講演では、さらに進んだ研究には何が必要か、高速陽電子と表面との相互作用では何が未解決であるかについて論述する。
河裾 厚男; 岡田 漱平; 一宮 彪彦*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 171(1-2), p.219 - 230, 2000/08
被引用回数：12 パーセンタイル：62.08(Instruments & Instrumentation)表面物性の評価手法として期待されている反射高速陽電子回折(以下、RHEPD)の開発とシリコン表面構造解析及び金属表面ポテンシャルの測定に関する結果を紹介する。また、RHEPDの理論的側面についても述べる。1998年に原研高崎研において、初めて明瞭な回折図形が観測された。その後、水素終端したシリコン(111)表面の構造解析がなされている。ロッキング曲線(陽電子反射強度-入射視射角依存性)より、RHEPDに特有の全反射現象と1次ブラッグピークが認められた。動力学計算との比較から、STMや赤外吸収測定では、観測が難しいとされるSiH
相の存在が示唆された。また、Au,Ni,Ir表面による反射陽電子の強度測定から、理論値と比較可能なレベルで表面ダイポール障壁が実測できた。講演では、上述の成果とともに現状の問題点と今後の展開についてもふれる。
河裾 厚男; 吉川 正人; 児島 一聡; 岡田 漱平; 一宮 彪彦*
Physical Review B, 61(3), p.2102 - 2106, 2000/01
被引用回数：13 パーセンタイル：57.63(Materials Science, Multidisciplinary)ウェット法にて作製した水素終端Si(111)表面について、高角度分解能でロッキング曲線を求めたところ、平坦な表面に対しては予想されない、特異なディップ曲線が、ロッキング曲線の陽電子全反射領域に見いだされた。種々の原子モデルを仮定し、理論計算を行ったところ、Si-H(モノハイドライド)表面上にSiH(トリハイドライド)分子が、付着した表面が、実験を最も良く再現することがわかった。通常、上記の水素終端Si(111)表面は、原子尺度で非常に平坦で、モノハイドライド相が圧倒的に多いと考えられており、実際STMの研究でも、そのことが確かめられていた。これに対し、RHEPDの結果は、SiH分子が、かなり残留することを示唆している。そのほか、理論的に予想されていた一波条件による回折スポットの消失が、実験的に確認された。
河裾 厚男; 岡田 漱平
Physical Review Letters, 81(13), p.2695 - 2698, 1998/09
被引用回数：85 パーセンタイル：91.24(Physics, Multidisciplinary)この論文は、世界初の反射高速陽電子回折の観測について詳述する。20keVの陽電子ビームが水素終端されたシリコン(111)面に対して、[111]及び[112]方位から入射させられた。0次のラウエゾーンとともにスペキュラースポットと回折スポットがはっきりと観測できた。また、シャドーエッジも明瞭に観測できた。回折図形は、比較的高い入射角(
3°)のときに出現した。スペキュラースポット強度のロッキング曲線は1次ブラッグピークと陽電子の全反射を明示した。
社本 真一; 深谷 有喜; Wang, L.*; Zhou, G.*; Xue, Q.*
no journal, ,
全反射高エネルギー陽電子回折によりFeSe単層膜の構造解析を行ったのでその結果について議論する。
社本 真一
no journal, ,
Complementary study of superconductor FeSe from bulk to single-layer will be discussed based on our neutron scattering and total-reflection high-energy positron diffraction measurements.
