2004 Fiscal Year Annual Research Report
希ガスイオン照射によるナノブリスター形成と触媒表面特性
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16760591
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
山本 春也 特殊法人日本原子力研究所, 材料開発部, 副主任研究員 (70354941)
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| Keywords | ブリスター / 二酸化チタン / イオン照射 |
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| Research Abstract |
光触媒材料である二酸化チタン(「llio2)について、希ガスイオン照射より表面近傍に形成されるブリスター(膨れ)の表面物性への影響を系統的に調べることにより、触媒材料の表面形態と触媒反応の関係を明らかにすることを目的として研究を進めた。パルスレーザー蒸着法によりサファイア基板上にルチル型のTiO2単結晶膜(厚さ:約500nm)を作製し、1〜4keVの入射エネルギーでヘリウムイオンを照射した。走査型電子顕微鏡(SEM)、原子間力顕微鏡(AFM)により表面形態観察を行い、ヘリウムイオンの入射エネルギー、照射量、照射中の試料温度を変えてブリスター形成条件を調べた。室温で「llio2単結晶膜にヘリウム照射した場合、入射エネルギー:2keV以上、照射量=5×10!6ions/cm2以上で、直径:200nm程度、高さ:20nm程度のブリスターが形成された。また、ラザフォード後方散乱法(RBS)により、ブリスターが形成されたTiO2表面近傍の結晶の乱れを評価した結果、表面から約40nmの領域で結晶が乱れていることが明らかになった。さらに、2.2×1017ions/cm2以上では所々でブリスター表面に亀裂が生じていることが確認できた。次に照射中の試料温度を制御するために試料加熱・冷却ホルダーの作製を行い、低温照射によるブリスター形成について実験を行った。95Kに冷却したTiO2単結晶膜に入射エネルギー:4keV、照射量=約1x1017ions/cm2照射を行いAFMにより表面形態の観察を行った結果、直径:50nm程度、高さ:4nm程度のブリスターの形成が確認できた。以上の結果から、ブリスターのサイズは照射中の温度に依存することが明らかになった。
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