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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

研究課題

研究課題/領域番号 19540349
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

河裾 厚男  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, 研究主幹 (20354946)

研究分担者 深谷 有喜  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 研究員 (40370465)
橋本 美絵  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, 博士研究員
連携研究者 橋本 美絵  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 研究員
研究期間 (年度) 2007 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2009年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2008年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2007年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード表面・界面 / 陽電子線 / 陽電子 / 全反射 / 回折 / 表面 / 電子励起 / 表面プラズモン
研究概要

高速陽電子(10~20keV)を物質表面に低角入射させた場合に起こる全反射過程において、表面素励起によるエネルギー損失過程を解明するために、エネルギー分析型の反射高速陽電子回折装置を開発した。障壁電極の仕様及び配置を最適化することで、電子集団振動(プラズモン)励起を観測する上で十分な分解能(4eV)を達成した。この分析装置を用いることで、Si(111)-7x7再構成表面、Al(111)表面、及び、Bi(001)表面について、全反射陽電子による表面プラズモンの多重励起効果の観測に初めて成功した。電子ビームによる同様の実験との比較から、全反射陽電子は電子の約2倍の表面プラズモンを励起することを見出した。陽電子が電子の2倍の表面プラズモンを励起する点については、それらの回折経路の違いによって説明できることが分かった。即ち、電子の場合、内部に進入した後に真空外に離脱するのに対して、陽電子は内部に進入することなく表面第一層をチャンネルして真空外に離脱する。このため陽電子は、電子よりも多くの表面プラズモンを励起することができる。また、全反射陽電子のビームスポットの空間拡がりと反射率の絶対値が、上の表面プラズモンの多重励起効果により矛盾なく説明できることが明らかになった。低温で金属絶縁体転移を起こすSi(111)/In超構造表面について、金属状態と絶縁体状態での全反射陽電子のエネルギー損失スペクトルを観測した。極低エネルギー領域に変化が認められたが、さらに詳しい解析のためには、エネルギー分解能の向上が必要であることが明らかになった。

報告書

(4件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2010 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (23件)

  • [雑誌論文] Surface plasmon excitation at topmost surface in reflection high-energy positron diffraction2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukaya, A. Kawasuso, A. Ichimiya
    • 雑誌名

      e-J. Surf. Sci. Nanotech. 8

      ページ: 190-193

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface plasmon excitations from Al(111)-1x1 surface studied by reflection high-energy positron diffraction2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukaya, A. Kawasuso, A. Ichimiya
    • 雑誌名

      JAEA-Review 2009-041

      ページ: 145-145

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inelastic scattering processes in reflection high-energy positron diffraction from a Si(111)-7×7 surface2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukaya, A. Kawasuso, A. Ichimiya
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 79

      ページ: 193310-193313

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inelastic scattering processes in reflection high-energy positron diffraction from a Si(111)-7×7 surface2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Fukaya, A.Kawasuso, A.Ichimiya
    • 雑誌名

      Physical Review B 79

      ページ: 193310-193313

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Positron Energy Loss Spectroscopy in Reflection High-Energy Positron Diffraction2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukaya, A. Kawasuso, A. Ichimiya
    • 雑誌名

      JAEA Review 2008-055

      ページ: 154-154

    • NAID

      130004673851

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface plasmon excitation at metal surface studied by reflection high-energy positron diffraction

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukaya, A. Kawasuso, A. Ichimiya
    • 雑誌名

      J. Phys. Conf. Ser. (In press)

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Surface plasmon excitation at topmost surface in reflection high-energy positron diffraction2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukaya, A. Kawasuso, A. Ichimiya
    • 学会等名
      7th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '09
    • 発表場所
      Hawaii
    • 年月日
      2009-12-06
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Surface plasmon excitation at topmost surface in reflection high-energy positron diffraction2009

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      7th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '09
    • 発表場所
      ハワイ
    • 年月日
      2009-12-06
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折を用いた金属表面における表面プラズモン励起過程の研究2009

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      京都大学原子炉実験所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
    • 発表場所
      京都大学原子炉実験所
    • 年月日
      2009-11-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Surface plasmon excitation at metal surface studied by reflection high-energy positron diffraction2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukaya, A. Kawasuso, A. Ichimiya
    • 学会等名
      Advanced Science Research Symposium 2009
    • 発表場所
      Tokai
    • 年月日
      2009-11-11
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Surface plasmon excitation at metal surface studied by reflection high-energy positron diffraction2009

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      Advanced Science, Research Symposium 2009
    • 発表場所
      テクノ交流館リコッティ
    • 年月日
      2009-11-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折を用いた金属薄膜表面における表面プラズモン励起の研究2009

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      第29回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2009-10-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折によるAl(111)-1x1表面における表面プラズモン励起の研究2009

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      第4回高崎量子応用研究シンポジウム
    • 発表場所
      高崎シティギャラリー
    • 年月日
      2009-10-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折を用いた結晶表面における非弾性散乱過程の研究2009

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      第46回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      科学未来館
    • 年月日
      2009-07-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] エネルギー分析型反射高速陽電子回折を用いた結晶最表面からのエネルギー損失スペクトルの測定2008

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、河裾厚男、一宮彪彦
    • 発表場所
      京都大学原子炉実験所
    • 年月日
      2008-12-05
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] エネルギー分析型反射高速陽電子回折を用いた結晶最表面からのエネルギー損失スペクトルの測定2008

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜, 河裾厚男, 一宮彪彦
    • 学会等名
      京都大学原子炉実験所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」
    • 発表場所
      京都大学原子炉実験所
    • 年月日
      2008-12-05
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折における陽電子エネルギー損失スペクトル2008

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      第28回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2008-11-15
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] Positron Energy Loss Spectrum in ReflectionHigh-Energy Positron Diffraction2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukaya, M. Hashimoto, A. Kawasuso, A. Ichimiya
    • 学会等名
      5t h International Symposium on Surface Science and Nanotechnology
    • 発表場所
      Waseda University
    • 年月日
      2008-11-10
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Positron Energy Loss Spectrum in Reflection High-Enerey Positron Diffraction2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukaya, M. Hashimoto, A. Kawasuso, A. Ichimiya
    • 学会等名
      5^<th> International Symposium on Surface Science and Nanotechnology
    • 発表場所
      Waseda University
    • 年月日
      2008-11-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折における陽電子エネルギー損失分光の研究2008

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、橋本美絵、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      第3回高崎量子応用研究シンポジウム
    • 発表場所
      高崎シティギャラリー
    • 年月日
      2008-10-09
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折におけるエネルギー損失スペクトル測定2008

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、橋本美絵、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-23
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] エネルギー分析型反射高速陽電子回折によるエネルギー損失スペクトル測定2008

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、橋本美絵、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      第45回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      日本青年館
    • 年月日
      2008-07-03
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折における非弾性散乱過程の研究2008

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、橋本美絵、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-26
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2007 実績報告書
  • [学会発表] Atomic Scale Study of Surface Structures and Phase Transition with Reflection High-Energy Positron Diffraction(Invited)2008

    • 著者名/発表者名
      A. Kawasuso, Y. Fukaya, M. Hashimoto, A. Ichimiya, H. Narita, I Matsuda
    • 学会等名
      9th International Workshop on Positron and Positronium Chemistry (PPC9)
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折におけるエネルギー分析スペクトルの測定2007

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、橋本美絵、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      第27回表面科学講演大会
    • 発表場所
      京都大学原子炉実験所
    • 年月日
      2007-11-17
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2007 実績報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折におけるエネルギー損失分光2007

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、橋本美絵、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      京都大学原子炉実験所専門研究会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2007-11-02
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折におけるエネルギー損失分光2007

    • 著者名/発表者名
      深谷 有喜、橋本 美絵、河裾 厚男、一宮 彪彦
    • 学会等名
      京都大学原子炉実験所専門研究会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2007-11-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 反射高速陽電子回折におけるエネルギー損失過程の研究2007

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、橋本美絵、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年会年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-22
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2007 実績報告書
  • [学会発表] エネルギー分析型反射高速要電子回折を用いた結晶表面における非弾性散乱過程の研究2007

    • 著者名/発表者名
      深谷有喜、橋本美絵、河裾厚男、一宮彪彦
    • 学会等名
      第44回放射線・アイソトープ研究発表会
    • 発表場所
      日本青年会館
    • 年月日
      2007-07-05
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2020-05-15  

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