2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K04967
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| Research Institution | Daido University |
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Principal Investigator |
堀尾 吉已 大同大学, 工学部, 教授 (00238792)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 表面電子回折 / 反射高速電子回折 / 中速電子回折 / 波動場 / オージェ電子 / プラズモン損失 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度では、実験装置の整備のため、イオン銃とイオンポンプを購入した。イオン銃の購入理由はイオンスパッタなしの加熱処理のみでZnO(0001)表面やInP(111)表面のコンタミが除去できないためである。イオン銃設置までの期間、加熱処理温度に対するInP(111)表面の組成や形態の特徴的変化を各種分析装置を用いて調べ、その結果をまとめて本学紀要に報告した。
購入したイオン銃は別の真空装置にて性能評価を実施し、その後、MEED-AES装置に設置し、イオンスパッタとアニールを用いてInP(111)単結晶表面の清浄化を試みた。試料表面の組成及び構造をMEEDとAESで評価する限り、ほぼ清浄化が達成されたものと考えられる。そこで、MEED-AES装置を用いて入射視斜角変化に対するプラズモン損失強度変化の測定を開始した。
本研究で使用する上記MEED-AES装置には安定な電子線を発生できる熱電子銃を装着し、構造と組成の測定を可能とした。また、測定中の試料表面汚染を防ぐため、イオンポンプを購入して真空度の改善を図ったが、未だ10＾-10 Torr台には到達していない。
一方、極性表面のZnO(0001)に対して、第一原理計算から緩和表面構造を求め、RHEEDロッキング曲線からその緩和構造の妥当性を確認するとともに、極性識別が可能であることを明らかにした。特に本研究の主テーマであるZnとOのオージェ強度が入射電子の視斜角変化（BRAESプロファイル）に対して興味深い変化を示すことが実験的に得られたので、表面近傍の入射電子波動場（入射電子密度）の分布を動力学的理論から求め、定性的ではあるがオージェ強度異常と波動場の変化との相関性の存在を確認した。なお、波動場計算には表面波共鳴を満たす入射角付近で発散が生じるため、複数の異なる計算プログラムを構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
阻止電場型半球スクリーンを備えたMEED-AES装置に熱電子型電子銃を設置し、MEED観察とAES測定を可能とした。なお、当該電子銃のコントロール電源は自作した。
2元結晶であるInP(111)単結晶表面の清浄化は加熱処理だけでは困難であり、特に、加熱温度500℃あたりで表面組成や表面形態が特徴的に変化することが各種分析装置により観測されたため、その結果は本学の紀要に報告した。清浄表面の作成にはイオンスパッタリングとアニールを併用する必要があるためイオン銃を購入し、別の真空チャンバーにてスパッタ領域やスパッタ効率の性能評価を行った後、MEED-AES装置に取り付けた。InP(111)表面の清浄化にスパッタ・アニール法を用いたところ、AESやMEEDで評価する限り清浄化が達成されたものと考えられ、入射視斜角変化に対するMEEDパターン変化とプラズモン損失強度の変化について実験を開始した。また、本MEED-AES装置には測定時の表面汚染を防ぐため、イオンポンプを新たに設置したが、10＾－10 Torr台の真空度には未だ到達していない。
既にRHEED-AES装置を用いて実験を行ったZnO(0001)表面について、第一原理計算とロッキング曲線の解析から表面緩和構造を決定した。また、RHEEDによる極性識別は可能であることも見出した。特にZnやO元素のオージェ強度が表面波共鳴条件下で異なる振る舞いを示すことが明らかにされたが、波動場計算からもそのような振る舞いを示唆する定性的結果が得られた。ただし、波動場計算では表面波共鳴条件近傍でエバネッセント波に起因する発散が生じるため、これは次年度の課題として取り組む。また、ZnO表面に対してもスパッタ・アニール法による清浄化を試み、加熱処理のみで清浄化を試みた従来の実験データを再現するかも確認する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、既に実験を始めている二元結晶のInP(111)に加えてGaP(111)、そして層状結晶であるグラファイトに対して同様の研究を進める。二元結晶の表面清浄化はスパッタ・アニール法を試みる。表面構造は第一原理計算とRHEEDロッキング曲線の解析により求める。また、各元素のオージェ電子強度がRHEED入射電子の視斜角変化に対してどのように振舞うか（BRAESプロファイル）を明らかにする。そのBRAESプロファイルと計算波動場との間にどのような相関性があるか調べる。また、波動場強度の発散を防ぐ計算プログラムを構築する。
一方、MEED-AESを用い、入射視斜角変化（回折条件変化）に対するプラズモン損失強度の変化を測定し、RHEEDの場合と同様に表面波共鳴との相関性があるかを検討する。
さらに、電界放射電子線の収束性の改善に向けてバトラーレンズの形状や電磁レンズの位置関係について実験と評価を繰返し、バトラーレンズの再設計・製作を検討する。電子線の収束性と安定性が確保されれば、MEED-AES用の電子源として応用する予定である。
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| Causes of Carryover |
購入予定の物品が海外製のため、価格変動により少し安価となったことが挙げられる。また、試料マニピュレータの改良を次年度に延ばすことにより、当該助成金が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度はマニピュレータの改良も含め、結晶試料、真空材料、そして実験測定の精度向上を目指す電子部品などに物品費を活用する予定である。
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Research Products
(13 results)
