2014 Fiscal Year Research-status Report
反射電子回折図形測定から結晶成長中の実空間その場観察を可能にする方法の理論的研究
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25400321
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
川村 隆明 山梨大学, その他部局等, 理事 (20111776)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 反射電子回折 / 反射電子兼備鏡法 / 結晶成長 / 摂動法 / テンソル法 / 位相回復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
反射電子回折（RHEED）強度図形測定から反射電子顕微鏡像（実空間像）を得るための基礎となる理論として摂動法およびテンソル法を開発するとともに、その結果を実際に適用しながら研究を進めた。
反射電子回折は結晶成長中の表面形態をその場観察する方法として広く利用されているが、従来から鏡面反射強度などの回折強度の変化を観測している。本研究では、回折強度ではなく、実空間像として直接表面形態とその変化を観測する手段を確立することを目的としている。このためには、RHEEDの強度と表面形態との関係をあらかじめ調べる必要があり、Si(001)表面上のホモエピタキシャル成長を例にとり、表面形態を変化させた場合にRHEED強度が変化する原因を系統的に研究し、その結果を論文として発表した。さらに表面形態変化に対する感度を上げることが必要であることから、そのための条件についての研究を行い、その結果を日本物理学会2014秋季大会において講演発表した。
これらに平行して、回折強度図形から実空間像を求める理論に基づく方法が、実際に適用できるか否かについて研究を行った。その結果、あらかじめ形態が既知な表面から結晶成長が進む場合の表面形態については、摂動法によって回折強度図形から実空間像を求める位相回復がうまくいくことが分かってきた。一方、表面形態があらかじめ分かっていない場合を含め、条件によらず適用できる方法は得られておらず、表面形態、回折条件、表面に対する感度などを変えて計算して、試行錯誤により一般的に適用できる方法に向けて研究を行った。例えば、表面に細かい凹凸がある場合と深さ方向に大きな段差の凹凸がある場合とでは、同じ解析方法では回折強度図形から実空間像が得られない。この問題は実際に表面の凹凸を調べるときに重要な課題であり、引き続き研究を進めている。
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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
反射電子回折強度図形測定から反射電子顕微鏡像を得るための基礎となる摂動法およびテンソル法の開発とそれを実際に適用しながら研究を進めており、おおむね順調に進んでいる。
実際、あらかじめ形態が分かっている表面から結晶成長が進む場合には、最も単純なテンソル法である摂動法によって回折強度図形から実空間像を求める位相回復がうまくいくことが分かってきた。このことは、今後表面形態があらかじめ分かっていない場合を含め、条件によらず適用できる方法を開発するための基礎であり、この成果が得られたことは重要であると考えている。一方、表面形態、回折条件、表面に対する感度などにより反射回折強度が変化する原因についても平行して研究を進めており、本研究の目的である反射電子回折強度図形測定から反射電子顕微鏡像を得る理論的研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的である反射電子回折強度図形測定から反射電子顕微鏡像を得るための基礎理論の開発と、それを実際に適用しながら研究を進める上での大きな課題は、一般的な方法がないということである。
この課題に対して、本研究では表面形態があらかじめ分かっていない場合でも、その後の結晶成長中の表面形態決定に適用できる方法が、反射電子の回折条件を最適化することにより得られるものと考えており、これまでの成果をもとに、段差の大きい凹凸や、細かな凹凸等、表面形態に対して敏感な回折条件の探究とあわせて研究を進めていく。
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| Causes of Carryover |
成果を発表する適当な国際会議に出席する機会が得られなかったため、次年度以降に発表することにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2015年度に開催される国際会議において成果を発表し、海外の研究者を含めて多くの研究者に成果の発信を行う予定である。
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Research Products
(3 results)
