2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study of development process of vacancy-type defects in rare-gas-plasma-induced metal-nanostructure formation process
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17K14896
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
薮内 敦 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (90551367)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 陽電子消滅分光法 / 陽電子寿命 / 原子空孔 / 空孔-不純物複合体 / 結合エネルギー / 第一原理計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Wへのイオン照射により形成された単原子空孔の陽電子寿命は189-200 psと報告されており、第一原理計算で報告されたWの単原子空孔の陽電子寿命(193-200 ps)と同程度である。一方、電子線照射による研究では、Wの単原子空孔の陽電子寿命は165-180 psであることが報告されている。電子線照射研究で報告されているこれらの陽電子寿命は、計算値よりもかなり短い。
本研究では、電子線照射したWで観測される短い陽電子寿命を持つ欠陥に着目した。電子線照射したWを等時焼鈍し、短い陽電子寿命を持つ欠陥の回復温度を調べた。その結果、以下のことが見出された。
(1) 陽電子寿命計算から孤立単原子空孔の陽電子寿命は195 psと見積もられた。一方で、C、N、O原子が空孔と結合すると、そこでの陽電子寿命計算値は168-171 psにまで短くなる結果を得た。また、H原子1つが空孔と結合しても陽電子寿命計算値は184 psまでにしかならないが、H原子2つが空孔と結合すると169 psまで短寿命化することも確認された。
(2) 電子線照射Wの陽電子寿命測定からは171 psの陽電子寿命を持つ欠陥が検出された。この欠陥は400℃を超えると移動・凝集し始めた。この温度は昇温脱離ガス分析法を用いた他の研究で報告されている、イオン照射Wからの重水素放出温度と概ね一致した。
(3) 空孔とH原子との結合エネルギー、空孔-H複合体とH原子との結合エネルギー計算値はどちらも1.21 eVであった。一方で、空孔とC、N、O原子との結合エネルギー計算値はそれぞれ、2.19 eV、2.89 eV、3.92 eVであり、空孔-水素複合体のそれよりもかなり大きかった。
以上の結果から電子線照射Wで観測された、孤立単空孔での陽電子寿命計算値より短い陽電子寿命を持つ欠陥は、水素関連の空孔-不純物複合体であることが示唆された。
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