Methodology for determining surface structure changes using a single-shot reflection high energy electron diffraction
| Project/Area Number |
18K03483
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Tokyo Denki University (2021-2022)
The University of Tokyo (2018-2020) |
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Principal Investigator |
川村 隆明 東京電機大学, 工学部, 研究員 (20111776)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小倉 正平 東京電機大学, 工学部, 准教授 (10396905)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 反射高速電子回折 / 単ショット電子回折 / 表面水素原子配列 / 位相回復法 / 動的過程 / 単ショット反射電子回折 / 水素位置敏感条件 / 高精度表面構造解析 / 反射電子回折 / 超短時間反射電子回折 / 表面原子配列変化 / 単ショット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単ショットの反射電子回折(RHEED) 強度分布から表面原子配列を決める方法論の開発を目的とする本研究では、単ショットRHEED強度分布データ取得前後の表面原子配列を高精度に決定しておくことを前提としている。このため、２つのプロジェクト、1)単ショットのRHEED強度分布から表面原子配列変化を決める方法論の開発と、2)それに必要となる静的結晶表面の高精度原子配列解析法の開発を設定し、並行して研究を進めてきた。
1)については、昨年度までに開発した方法の改良に加え、単ショット強度分布取得前後の静的結晶表面の高精度原子配列解析で得られる、２つ以上の位相情報を利用すると、単ショット強度分布からの位相情報が回復でき、表面原子配列を決定できることを明らかにした。また昨年度から継続して、注目する原子位置に敏感な条件を利用する新たな方法論について検討した。
2)については、静的な表面について高精度に原子配列決定を可能とする条件の検討を行い、原子配列に敏感な条件を利用すること、またこの条件は注目する原子配列ごとに決めることが有効であることを明らかにした。具体的には、前年度から継続して、これまで困難とされてきたパラジウムPd(100)表面上の水素(H)位置に敏感な条件を見出した。また、より大きな分子の吸着系として、Ni(111)表面上のアセチレン（C2H2）中の水素（H）位置についても敏感な条件を見出した。これは今後、アセチレン以外の、水素を構成原子として含む分子が表面吸着した場合に、その分子中の水素の位置決定に役立つものであり、多くの応用が期待される。
研究成果に関して、学術雑誌に論文2件、国内での国際会議で講演１件、国内学会で講演1件を発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の２つのプロジェクト、1)単ショットのRHEED強度分布から表面原子配列決定法の開発、2)静的結晶表面の高精度原子配列解析法の開発は予定通りに進み、当初予定していた方法論の開発ができた。これらの研究成果について、学術雑誌、国際会議、国内学会で発表した。これに加え、以下の２つの成果を得た。
1)注目する原子配列に敏感な条件を利用する方法論。研究の結果、注目する表面原子を最も軽元素である水素とした場合でも、その位置に敏感な条件を利用することで、単ショットRHEED強度分布から水素吸着表面の原子配列変化を高精度に決めることができることを明らかにした。この結果は当初予定していなかった新たな解析法につながるものである。
2)静的な結晶表面の高精度原子配列解析に関して、表面水素の配列構造だけでなく、Ni(111)表面上のアセチレン中の水素位置についても高精度に決められることを明らかにした。
今後、これらの方法論の実験データへの適用、および応用について検討をするための準備研究を行なった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の２つのプロジェクトは予定通りに進み、目的とした方法論の開発ができた。ここで得られた方法を実験データへ適用し、さらに発展させるため、研究期間を延長することとした。予定している当面の課題は、以下の２つである。
1)予定していた方法論の開発に加え、注目する原子配列に敏感な条件を利用する方法論の適用と応用を検討する。この方法論について研究を進め、アセチレン以外の、表面に吸着した水素を含む分子中の水素位置を単ショットのRHEED強度分布から精度良く決める方法へと発展させる。
2)表面水素の位置に敏感な条件には、水素の表面垂直方向位置に対するもの、および表面平行方向位置に対するものの２つがあり、これらを区別できることがわかった。これを利用し、基板原子の表面直下、すなわちサブサーフェスの水素位置を単ショットの強度分布から決める方法についても検討する。
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Report
(5 results)
Research Products
(15 results)
