Accurate determination of atomic positions of surface hydrogen using new RHEED method
| Project/Area Number |
21H01819
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
深谷 有喜 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (40370465)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福谷 克之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10228900)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
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| Keywords | 電子回折 / 水素 / 表面 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、新たな反射高速電子回折（RHEED）法を開発し、物質表面における水素の原子位置の高精度決定を目指している。実験では、水素の位置変化に敏感と考えられる低散乱角での回折スポット強度を観測可能な新たなRHEED検出システムを開発する。シミュレーションでは、動力学的回折理論に基づいて、水素の原子位置に敏感な実験条件を探査する。上記の実験とシミュレーションとを融合させることにより、表面水素の高精度位置決定を実現させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、反射高速電子回折（RHEED）法の高度化及び強度シミュレーションによる最適なRHEED条件の探査により、物質表面上の水素の原子位置を高精度に決定することを目的としている。本年度は、水素吸着Ni(111)及び水素吸着Pd(001)表面の実験・解析を実施した。
始めに、本研究の最初の測定対象であるNi(111)-2×2-2H表面の実験を実施した。強度シミュレーションにより見出したRHEED条件において、ロッキング曲線及び方位角プロットを測定した。結果として、水素吸着に伴う強度変化を観測し、現在、動力学的回折理論に基づく強度解析を進めている。上記の測定に加えて対称性の良い入射方位においてロッキング曲線を測定したところ、微弱な2×2スポットのロッキング曲線を測定できることがわかった。この結果は当初の予想外であったが、2×2スポット自体を構造解析に利用できることは、表面水素位置決定におけるRHEED法の有用性をさらに高めることになる。実際、先行研究により得られている水素の原子配置及びNi(111)表面の第1層のランプリングを考慮することにより、おおよその形状を再現できることがわかった。今後の解析により実験と計算の一致度を改善することで、RHEEDによる高精度な水素位置決定を実現できると考えられる。
上記の解析と並行して、次の測定対象である水素吸着Pd(001)-2×2-H表面の実験を実施した。水素曝露により発現する2×2スポットの強度は弱く、現在のところ広いドメインを持つ2×2超構造の形成には至っていない。強度シミュレーションにより水素位置に敏感なRHEED条件の探査は終えているため、今後、最適な2×2超構造の形成条件を見出し、Pd(001)表面及びサブサーフェスに位置する水素の位置決定の可能性について検証を進める。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Environmental effects on layer-dependent dynamics of Dirac fermions in quasicrystalline bilayer graphene2022
Author(s)
Y. Zhao, T. Suzuki, T. Iimori, H.-W. Kim, J. R. Ahn, M. Horio, Y. Sato, Y. Fukaya, T. Kanai, K. Okazaki, S. Shin, S. Tanaka, F. Komori, H. Fukidome and I. Matsuda
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 105
Issue: 11
Pages: 1-8
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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