核共鳴X線散乱の時間スペクトル解析による表面拡散の原子ダイナミクス計測法の開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360018
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡野 達雄 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60011219)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川村 隆明 山梨大学, 工学部, 教授 (20111776) ; 福谷 克之 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10228900) ; 松本 益明 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (40251459) ; WILDE Markus 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10301136) ; 張 小威 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助手 (80217257)
• Keywords: 放射光 / 内部転換電子 / 核共鳴X線散乱 / 鉄シリサイド / 表面拡散

Research Abstract

核共鳴X線散乱法と内部転換電子放射分光法を併用して,清浄固体表面上を拡散する原子のサイト滞在時間を測定するための装置整備と試料調製に関する研究を行った.表面拡散過程のような表面のナノスケールでの構造特異性に敏感な現象を定量的に明らかにするためには,構造が既知である表面についての測定が不可欠であり,走査トンネル顕微鏡装置(STM)を既存の超高真空対応放射光利用核共鳴X線散乱/内部転換電子分光装置と組み合わせた新しい装置を開発することが必要である.本年度の研究によって,STMと核共鳴X線散乱/内部転換電子分光装置との試料受け渡し機構を開発した.平成17年度の研究によって,この機構を実際に装置に組み込む予定であり,超高真空雰囲気で試料のナノスケール分解能での構造観察を行った後に,核共鳴X線散乱のコヒーレンス時間の測定を行うことが可能となった.
表面拡散過程を測定する対象を選択するための予備実験として,単結晶試料表面での拡散異方性を,二次元島構造の非等方的な成長過程から明らかにすることを目的とした研究を実施した.イリジウムおよび白金単表面に形成される金の特異的な島構造に,エッジ拡散の異方性が現れることを実験と解析により明らかにすることができた.
また,シリコン(111)単結晶表面上での鉄原子の拡散過程について測定する予備実験として,表面上での鉄シリサイド形成過程についての研究を,STM観察と内部転換電子分光法によって行った.鉄の被覆率を単原子層以下から多層膜まで変化させ,鉄シリサイド相の構造変化と内部転換電子メスバウアスペクトルとの対応を明らかにした.