2009 Fiscal Year Annual Research Report
全反射陽電子による電子励起を利用した表面超構造の電子状態の研究
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19540349
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
河裾 厚男 Japan Atomic Energy Agency, 先端基礎研究センター, 研究主幹 (20354946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
深谷 有喜 独立行政法人 日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究員 (40370465)
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| Keywords | 陽電子 / 全反射 / 回折 / 表面 / 電子励起 / 表面プラズモン |
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| Research Abstract |
本研究課題では、エネルギー分析型反射高速陽電子回折(RHEPD)装置を完成させ、各種の表面超構造のエネルギー損失スペクトルから得られる電子励起過程を解明し、これより表面電子状態に関する知見を得る。平成21年度前半には、Al(111)表面及びBi(001)表面について、陽電子と電子のエネルギー損失スペクトルの違いを仔細に調べた。その結果、Siの場合と同様に、全反射陽電子の表面プラズモン励起確率は、電子と比較して約2倍であることが判明した。これは、全反射陽電子が表面平行方向にチャンネルするため、実効的に表面電子との相互作用が強められることに起因している。平成21年度後半には、低温でパイエルス不安定性に起因した金属絶縁体転移を起こすSi(111)-In擬1次元原子鎖構造に着目して、全反射陽電子のエネルギー損失スペクトルを測定した。この系では、低温において電荷密度波が形成され、バンドギャップが発現するため、プラズモン励起スペクトルのエネルギー間隔が増大すると期待される。また、バンドギャップの分だけ個別電子励起エネルギーが増大すると考えられる。室温のエネルギー損失スペクトルから、プラズモン励起エネルギーは約9eVであり、平均励起回数は約3回であった。他方、70Kでエネルギー損失スペクトルを測定したところ、プラズモン励起エネルギーが僅ではあるが増大し、低エネルギー領域に表面プラズモン以外の損失ピークが発現することが見出された。今後、これらの変化をさらに詳細に調べるためには、測定装置のエネルギー分解能を絶縁相のバンドギャップと同程度(0.3eV程度)まで向上することが必要である。
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