新物質相の創製・表面低温相転移と熱観測

• Project/Area Number: 62609002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 村田 好正 東京大学, 物性研究所, 教授 (10080467)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲葉 章 大阪大学, 理学部, 助手 (30135652) ; 栃原 浩 東京大学, 物性研究所, 助手 (80080472) ; 小川 信二 東京大学, 物性研究所, 教授 (90160754) ; 西田 信彦 東京工業大学, 理学部, 助教授 (50126140) ; 千原 秀昭 大阪大学, 理学部, 教授 (50028073)
• Project Period (FY): 1988
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1987)
• Budget Amount: ¥10,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000); Fiscal Year 1987: ¥10,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000)
• Keywords: 表面新物質相 / 準安定表面 / 超低エネルギーイオンビーム / 極低温表面 / 表面低温相転移 / 熱測定

Research Abstract

1〜20eVのN_2^+をNi(100), Ni(111)の清浄表面に衝突させ, N原子に解離吸着する過程の初期吸着速度を測定した. その結果解離吸着過程に1eV, 5eVのポテンシャル障壁の高さが異なる2つのチャンネルが存在することを見出した. このようにして得たNの原子状吸着層は準安定表面である. 例えばNi(100)表面ではc(2×2)構造であり, 熱処理により非可逆的にp(2×2)構造に転移する. このように準安定表面ができたのはN_2分子がN原子に解離吸着する際に放出するエネルギーは, 下地のNi結晶が大きな熱浴であるため, 直ちに吸収され, N原子は表面を動くことなしに, Ni原子をはさんだ最近接の4個のNi原子が作る孔の上に直ちに吸着するためである. この吸着位置をとるのはN_2分子の強いN-N結合とNiのd電子が相互作用をして効果的に解離吸着するためである. このように1〜20eVの質量選別した超低エネルギーの高輝度の分子性イオンビームを用いると, 表面新物質相と呼べる表面を創製できることが示せた. 一方, 極低温での実験は表面低温相転移を主に構造変化の立場から観測するための措置の製作に必要な予備実験と設計を完了した. 現在製作にとりかかっている. LaB6単結晶チップ陰極の10μη径の長焦点低速電子銃を用い, 大門式2次元検出型エネルギー分析器, マイクロチャンネルプレート(MCP), 位置敏感検出器(PSD)を超高真空容器内の4Kに冷却した空間内に組み込む. その際5K以下の低温で発生が予測されたMCP,PSDのトラブルは予備実験の結果避けることができた. 試料部は液体ヘリウムを排気するクライオスタットで【less than or similar】Kにする. 試料の清浄化の過程での高温(〜2000K)処理でだめにならず, 試料を汚染しない. 【less than or similar】Kまでの低温域が測定できる温度計として, 白金抵抗温度計が使用可能であることがわかった.