新しい表面リアルタイムイメージング法による精密反応プロセスの解析に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09440195
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岩澤 康裕 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (40018015)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 岳彦 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (90242099) ; 大西 洋 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (20213803) ; 朝倉 清高 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (60175164)
• Keywords: XPEEM / PEEM / MEM / 複合表面イメージングシステム / リアルタイム観察 / STM / ESDIAD

Research Abstract

次世代化合物半導体デバイスや100%の選択性を有する高効率完全触媒の開発には、表面の反応を利用し、原子・分子レベルで精密に制御された表面を作る技術の確立が必要であるが、これを達成するためには、原子・分子レベルでの表面化学現象を追跡し、化学反応素過程を解明する必要があるだけでなく、それらが集合して形成する原子集団やその表面における化学反応プロセス全体の挙動を明らかにする必要がある。特に、このサブミクロン〜ミクロン領域における表面化学反応の結果、脱離してくる反応生成物の種類やその脱離方向の角度分布をリアルタイムで調べることにより、表面反応プロセスを総合的に理解することができる。そこで本研究では、新しいリアルタイム表面イメージングシステムであるin-situ複合表面イメージングシステムを開発し、STM(走査トンネル顕微鏡)とESDIAD(電子刺激脱離イオン角度分布)を組み合わせて、表面の化学状態や原子の動きと反応脱離生成物の同定および脱離角度分布をリアルタイムで観察し、反応素過程の原子・分子レベルでの解明を行うことを目的とした。その結果、半導体や酸化物半導体上における金属の空間的な動きを直接PEEMやMEM法などの表面イメージング法でリアルタイムに観察することに成功するとともに、吸着種1個1個を分離して、STM観測することに成功した。さらに、メタノールの分解反応過程を直接追跡し、分解反応に必要な表面との相互作用を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 山口良隆: "表面の反応を観る「光電子顕微鏡の新たな展開」" 表面. 35・12. 621-628 (1997)
• [Publications] Takehiko Sasaki: "Real-time Observation of Coadsorption Layers Ru (001) using a Temperature-Programmed ESDIAD/TOF System" Surface Science. 390. 17-22 (1997)
• [Publications] Yoshitaka Yamaguchi: "Structures and Dynamic Behavior Catalyst Model Suefaces Characteraized by Modern Physical Techniques" Research on Chemical Intermediates. 24・2. 151-168 (1998)
• [Publications] Takehiko Sasaki: "Real Time Observation of Coadsorption Layers of Acetylene/CO and Acetylene/O on Ru (001) using a Temperature-Programmed ESDIAD/TOF System" Journal of Electron Spectoscopy and Related Phenomena. 88-91. 773-778 (1998)
• [Publications] 山口良隆: "LEEM,PEEM,SEEM,AEEMおよびXPEEM複合顕微鏡の開発" 表面科学. 19・8. 498-502 (1998)
• [Publications] Takehiko Sasaki: "Development of a Temperature-Programed Electron-Stimulated Desorption Ion Angular Distribution/Time-of-Flight System for Real-Time Observation of Surface Processes and its Application to Adsorbed Layers on Ru (001)" Review of Scientific Instrument. 69・10. 3666-3673 (1998)