Development of surface structure analysis method using Kikuchi pattern

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05330
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Shigeta Yukichi 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 客員教授 (70106293)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 表面構造 / RHEED / 菊池パターン / 構造解析 / 非弾性散乱

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to establish a new measurement method using the Kikuchi pattern as an analysis method for the surface structure. In the Kikuchi pattern, secondary incident waves created by inelastic scattering are incident from various directions, and diffracted waves from each lattice plane form linear or curved images, so it contains a lot of information at various incident conditions. Therefore, the information under various diffraction conditions can be obtained from a single Kikuchi pattern by knowing the inelastic scattering probability. Then, we compared the intensity of the Kikuchi pattern and the result of intensity calculation based on the dynamical diffraction theory and found that the scattering cross-section of the surface plasmon remarkably increases in the Kikuchi envelope where the surface wave resonance condition occurs.

Free Research Field

表面科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

結晶表面の構造は、結晶の周期性が断ち切られた表面があるために結晶内部とは異なった構造を形成している。そして、結晶表面の性質は、その構造と密接に関係しているために、表面では特有の電子的・機械的物性が現れる。特に、半導体表面ではその特異な物性により、新たな機能を持った素子が創造できる可能性がある。そのためには、表面構造を正確に知る必要があるが、従来の電子線回折実験では多くの入射条件による測定結果が必要となる。そこで、一つの入射条件で得られた回折パターンのバックグラウンドである菊池パターンから構造解析する手法の確立を目指した。