イオンビームによる固体内結合電子の格子位置解析の研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452065
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 工藤 博 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (40111364)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 楢本 洋 日本原子力研究所, 高機能材料第2研, 主任研究員
• Keywords: 固体結合電子 / イオンビーム解析 / イオン誘起2次電子 / チャネリング

Research Abstract

筑波大タンデム加速器による6MeV/uのH^+,He^<2+>を用いてSiおよびGeの〈100〉,〈110〉,〈111〉軸方向のシャドーイング効果の測定、すなわちランダム入射条件に対するイオン励起2次電子収量比の計測を行った(現在も継続中)。さらに日本原子力研究所高崎研究所のタンデム及びシングルエンド加速器により3〜6MeV H^+を用いた測定を行った。本研究では上述の2次電子収量比を3桁まで決定する必要があるため、可動ビームスリットを用いてビームを段階的に絞ってビーム平行度を上げ、収量比の平行度依存性を求めてビーム開き角O(ビーム電流O)への外挿によって正確な収量比を求めた。この外挿方法により収量比の再現性が飛躍的に高まった。しかし、この方法を用いても加速器内のビームトランスポートが不完全であると外挿が必ずしもうまくできないことが見いだされた。これを改善するためビームコースに4組のステアリング電磁石の取付けを行い、より完全なビームトランスポートが可能になった。
シャドーイング条件で精密測定した2次電子収量比を各軸方向で比較したときSiとGeでは有意な差があることが見いだされた。解析の結果、この差は結晶格子の中間付近の電子分布の違いを反映していることがわかった。さらにシャドーイングを受けない電子数(結合電子の分布に対応する)が方位によって異なることを示す解析結果が得られた。これらのこと、および限られた加速器マシンタイムの制約から今後の実験ではまず良質結晶のSi,Geに試料を絞り、2次電子収量比を主要な結晶軸方向〈100〉,〈110〉,〈111〉および結晶面方向(100),(100)で測定・解析し、比較を行うことが重要であるとの見通しを得た。

Research Products

• [Publications] H.Kudo et al: "Surface Layer Analysis of Sputter-Etched Si Using Secondary Electrons Induced by Fast Ions." Jpn.J.Appl.Phys.32. L650-L653 (1993)
• [Publications] T.Inoue et al: "Characterization of Epitaxially Grown CeO_2 Layers on Si by Means of Shadowing Pattern Imaging with Fast Ion Beams." Jpn.J.Appl.Phys.33. L139-L142 (1994)
• [Publications] H.Kudo et al: "High-Energy Shadowing Effect and Its Application to Atomic and Solid State Physics." Nucl.Instrum.& Methods. (in press). (1994)