異方ストレス印加技術を用いた表面物性の制御と新奇ナノ構造の創製

• 研究課題/領域番号: 25286061
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 朝岡 秀人 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究主席 (40370340)
• 研究分担者: 山田 洋一 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 講師 (20435598) ; 田口 富嗣 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (50354832)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2015年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2014年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 結晶成長 / 表面・界面物性 / MBE・エピタキシャル / 自己組織化 / MBE、エピタキシャル

研究成果の概要

表面ストレスは成長原子の拡散・吸着過程を決定することから、表面ストレスの解明・制御がナノ構造創製のために有力な手段となる。我々はサーファクタントを利用したヘテロ成長過程におけるストレス変化や、表面再構成構造に内在するストレスを実験的に捉えるため、電子線回折と基板たわみ同時計測法を開発し、表面構造に対応するストレスを定量的に評価した。さらには基板ホルダーにストレスを印加する機構を付加し、ストレス印加によるナノ構造創成を可能とした。

研究成果

• [雑誌論文] Si(111)7×7 表面再構成過程のストレス変位 (2016)
  • 著者名/発表者名: 朝岡秀人、魚住雄輝
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 37 号: 9 ページ: 446-450
  • DOI: 10.1380/jsssj.37.446
  • NAID: 130005416252
  • ISSN: 0388-5321, 1881-4743
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Processes of silver photo-diffusion into Ge-chalcogenide probed by neutron reflectivity technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Kawakita, T. Ito, M. Kubota, D. Yamazaki, K. Soyama, G. Sheoran and M. Mitkova
  • 雑誌名: Physica Status Solidi A 巻: online 号: 7 ページ: 1894-1903
  • DOI: 10.1002/pssa.201533037
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Silver photo-diffusion and photo-induced macroscopic surface deformation of Ge33S67/Ag / Si substrate (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, K. Kondo, D. Yamazaki, K. Soyama, M. Ailavajhala, M. Mitkova
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 120 号: 5
  • DOI: 10.1063/1.4959207
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Surface stress measurement of Si(111) 7×7 reconstruction by comparison with hydrogen-terminated 1×1 surface (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka, Y. Uozumi
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 591 ページ: 200-203
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2015.03.055
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of silicon carbide nanotube heterostructure by crystallinity change using ion irradiation technique (2015)
  • 著者名/発表者名: T Taguchi, S Yamamoto, K Kodama, H Asaoka
  • 雑誌名: Carbon 巻: 95 ページ: 279-285
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2015.08.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Transient Photo-induced Changes in Thin Films at J-PARC – Time-resolved Neutron Reflectivity Measurements of Silver Photo-diffusion (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi SAKAGUCHI, Hidehito ASAOKA, Yuki UOZUMI, Yukinobu, KAWAKITA, Takayoshi ITO, Masato KUBOTA, Dai YAMAZAKI, Kazuhiko SOYAMA, Mahesh AILAVAJHALA, Kasandra WOLF, Maria MITKOVA, and Maximilian W. A. SKODA
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 8 ページ: 031023-031023
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.031023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Structure and Electron Density Distribution Analyses of Nd<i>_x</i>Ce₁₋<i>_x</i>O_{2−<i>&delta;</i>} for Electrolyte by Rietveld/Maximum Entropy Method (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Taguchi, N. Igawa, S. Miwa, A. Birumachi, H. Asaoka, M. Osaka
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 13 号: 0 ページ: 339-342
  • DOI: 10.1380/ejssnt.2015.339
  • NAID: 130005083977
  • ISSN: 1348-0391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of silver photo-diffusion into Ge-chalcogenide films: time-resolved neutron reflectometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Y Sakaguchi, H Asaoka, Y Uozumi, Y Kawakita, T Ito, M Kubota, D Yamazaki, K Soyama, M Ailavajhala, M R Latif, K Wolf, M Mitkova and M W A Skoda,
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 619 ページ: 012046-012046
  • DOI: 10.1088/1742-6596/619/1/012046
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Unique surface structure formation on Ge covered Si(110) surface (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama, Y. Uozumi, H. Asaoka
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: 405 ページ: 35-38
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2014.07.047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies of silver photo-diffusion dynamics in Ag/GexS1-x (x=0.2 and 0.4) films by means of neutron reflectometry (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Kawakita, T. Ito, M. Kubota, D. Yamazaki, K. Soyama, M. Ailavajhala, M. R. Latif, M. Mitkova
  • 雑誌名: Can. J. Phys. 巻: 92 号: 7/8 ページ: 654-658
  • DOI: 10.1139/cjp-2013-0593
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ synchrotron radiation photoelectron spectroscopy study on oxidation of Ge(100)-2×1 surface by means of supersonic oxygen molecular beam (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Yoshigoe, Y. Teraoka, R. Okada, Y. Yamada, M. Sasaki
  • 雑誌名: J. Chem.Phys. 巻: 141 号: 17 ページ: 174708-174708
  • DOI: 10.1063/1.4900633
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct stress measurement of Si(111) 7×7 reconstruction (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka, T. Yamazaki, Y. Yokoyama, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: 378 ページ: 37-40
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.12.124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct measurement of surface stress during Bi-mediated Ge growth on Si (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka, T. Yamazaki, K. Yamaguchi, S. Shamoto, SN. Filimonov, M Suemitsu
  • 雑誌名: Surf. Sci. 巻: 609 ページ: 157-160
  • DOI: 10.1016/j.susc.2012.12.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Change of Si(110) reconstructed structure by Ge nano cluster formation (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama, T. Yamazaki, H. Asaoka
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: 378 ページ: 230-232
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.10.047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preferential adsorption of C60 molecules to step edges of the Si(110)-16 x 2 single domain surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Y Yokoyama
  • 雑誌名: J. Phys Conference Series 巻: 417 ページ: 12036-12036
  • DOI: 10.1088/1742-6596/417/1/012036
  • 査読あり
• [学会発表] Surface stress relief during Ge wetting layer and nanodot formation on Si(111) (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Uozumi, T. Yamazaki, H. Asaoka
  • 学会等名: 29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: ANAクラウンプラザホテル京都（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] Direct determination of surface stress during nano-structural formation on Silicon (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka
  • 学会等名: Annual World Congress of Nano Science & Technology
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2016-10-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Relationship between surface stress and reconstruction (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka
  • 学会等名: Energy Materials and Nanotechnology Meeting on Epitaxy
  • 発表場所: Budapest（Hungary）
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Low temperature formation of Si(110)-16×2 through wet etching (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yano, S. Suzuki, Y. Uozumi, H. Asaoka
  • 学会等名: 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] Real-time measurement of intrinsic stress in silicon reconstruction during hydrogen adsorption/desorption process (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka, Y. Uozumi
  • 学会等名: 16th International Conference on Atomic Layer Deposition
  • 発表場所: Dublin（Ireland）
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会
• [学会発表] ナノ構造形成過程の表面ストレスその場測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 朝岡秀人
  • 学会等名: 電気化学会
  • 発表場所: おたる自然の村おこばち山荘（北海道小樽市）
  • 年月日: 2016-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] Kinetic Study on Silver Photo-diffusion into Ge-chalcogenide using Neutron Reflectivity Technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, K. Soyama, P. Gutfreund, R. Cubitt, M. Mitkova
  • 学会等名: 7th International Conference on Optical, Optoelectronic
  • 発表場所: Montreal（Canada）
  • 年月日: 2016-06-12
  • 国際学会
• [学会発表] ヘテロ成長過程の表面ストレスの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 朝岡秀人
  • 学会等名: 計算機センター特別研究プロジェクト「結晶成長の数理」第9回研究会 表面―歪み，構造，相転移―
  • 発表場所: 学習院大（東京、豊島区）
  • 年月日: 2015-12-24
  • 招待講演
• [学会発表] Real-time measurement of surface stress evolution during nano-structural formation on Silicon (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka
  • 学会等名: Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG)
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Processes of silver photo-diffusion into Ge-chalcogenides probed by neutron reflectivity technique (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Kawakita, T. Ito, M. Kubota, D. Yamazaki, K. Soyama, Gaurav Sheoran, M. Mitkova
  • 学会等名: 26th International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors (ICANS26)
  • 発表場所: Aachen, Germany
  • 年月日: 2015-09-13
  • 国際学会
• [学会発表] Real-time stress measurement during Si surface reconstruction and Ge nanodot growth on Si (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka, Y. Uozumi
  • 学会等名: 31th European Conference on Surface Science (ECOSS-31)
  • 発表場所: Barcelona Spain
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Real-Time Measurement of Surface Stress Relief during Ge Nanodot Growth on Si (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka, Y. Uozumi, T. Yamazaki, M. Suemitsu
  • 学会等名: 9th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures (ICSI-9)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2015-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] Surface stress evolution during structural formation on Silicon (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka
  • 学会等名: Collaborative Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] Crystal Structure and Electron Density Distribution Analyses of NdxCe1-xO2-δ for Electrolyte by Rietveld/ Maximum Entropy Method (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Taguchi, N. Igawa, S. Miwa, A. Birumachi, H. Asaoka, M. Osaka
  • 学会等名: 7th International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: Matsue, Japan
  • 年月日: 2014-11-02 – 2014-11-06
• [学会発表] Surface stress measurement of Si reconstruction (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Yokoyama
  • 学会等名: 16th International Conference on Thin Films
  • 発表場所: Dubrovnik, Croatia
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-16
• [学会発表] Dynamics of silver photo-diffusion into Ge-chalcogenide films: time-resolved neutron reflectometry (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Kawakita, T. Ito, M. Kubota, D. Yamazaki, K. Soyama, M. Ailavajhala, M. R. Latif, K. Wolf, M. Mitkova, M. W. A. Skoda
  • 学会等名: International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials
  • 発表場所: Leeds, UK
  • 年月日: 2014-07-27 – 2014-08-01
• [学会発表] Transient measurement for photo-induced changes in J-PARC -time-resolved neutron reflectivity measurement for silver photo-diffusion into Ge-chalcogenide films- (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Kawakita, T. Ito, M. Kubota, D. Yamazaki, K. Soyama, M. Ailavajhala, K. Wolf, M. Mitkova, M. W. A. Skoda
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [学会発表] Direct determination of stress evolution during hetero-epitaxial growth (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka
  • 学会等名: Collaborative Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 招待講演
• [学会発表] Stress evolution during Si surface reconstruction (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Yokoyama, K. Yamaguchi
  • 学会等名: International Vacuum Congress
  • 発表場所: Paris, France
• [学会発表] Unique surface structure formation on Ge covered Si(110) surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama, Y. Uozumi, H. Asaoka
  • 学会等名: International Vacuum Congress
  • 発表場所: Paris, France
• [学会発表] Dynamics of silver photo-diffusion in Ag/GexS1-x (x=0.2 and 0.4) films investigated by neutron reflectivity (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Kawakita, T. Ito, M. Kubota, D. Yamazaki, K. Soyama, M. Ailavajhala, M. Mitkova
  • 学会等名: International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors
  • 発表場所: Toronto, Canada
• [学会発表] Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Kawakita, T. Ito, M. Kubota, D. Yamazaki, K. Soyama, M. Ailavajhala, M. Mitkova (2013)
  • 著者名/発表者名: Time-resolved neutron reflectivity measurements for silver photo-diffusion in Ag/Ge-S films
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science
  • 発表場所: Tuskuba, Japan