全反射高速陽電子回折法によるTiO2(110)表面構造の解明

• 研究課題/領域番号: 26800170
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 望月 出海 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究員 (30579058)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 全反射高速陽電子回折 / 表面・界面構造 / チタニア / グラフェン / シリセン / チタニア(110)表面 / 最表面構造解析

研究成果の概要

本研究では、KEK低速陽電子実験施設において生成される高輝度陽電子ビームを用いて、(i) 実験取得データのS/N比を改善すること、(ii)30年来議論されてきたルチル型TiO2(110)-(1×2)表面構造を解明すること、さらに(iii)新物質や未解決の表面構造を解明することを目的として研究を行った。その結果、(i)測定用検出器を改良することで、従来よりS/N比が100倍も改善された実験データを取得可能になり、それを用いて(ii)ルチル型TiO2(110)-(1×2)表面構造を決定した。さらに、(iii)単結晶基板上に形成させたシリセンやグラフェンという新物質の構造決定に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Spacing between graphene and metal substrates studied with total-reflection high-energy positron diffraction (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, S. Entani, S. Sakai, I. Mochizuki, K. Wada, T. Hyodo, and S. Shamoto
  • 雑誌名: Carbon 巻: 103 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2016.03.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure determination of the rutile-TiO2(110)-(1 x 2) surface using total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Mochizuki, H. Ariga, Y. Fukaya, K. Wada, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Shidara, K. Asakura and T. Hyodo
  • 雑誌名: PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS 巻: 18 号: 10 ページ: 7085-7092
  • DOI: 10.1039/c5cp07892j
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pt吸着したGe(001)表面に形成されるナノワイヤの構造決定と相転移 (2015)
  • 著者名/発表者名: 望月出海
  • 雑誌名: 陽電子科学 巻: 5 ページ: 27-31
  • NAID: 40020568515
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 和田健 (2015)
  • 著者名/発表者名: KEK低速陽電子実験施設 共同利用ステーションの最近の成果と開発状況
  • 雑誌名: 放射線化学 巻: 99 ページ: 45-48
  • 査読あり
• [雑誌論文] Total reflection high-energy positron diffraction: An ideal diffraction technique for surface structure analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso,I. Mochizuki, K. Wada, T. Shidara, A. Ichimiya, and T. Hyodo
  • 雑誌名: Appl. Phys. Expres 巻: 7 号: 5 ページ: 1-4
  • DOI: 10.7567/apex.7.056601
  • NAID: 210000137100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brightness enhancement of a linac-based intense positron beam for total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Maekawa, K. Wada, Y. Fukaya, A. Kawasuso, I. Mochizuki, T. Shidara, and T. Hyodo
  • 雑誌名: Eur. Phys. J. D. 巻: 68 号: 6 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1140/epjd/e2014-40802-7
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Total reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Hyodo, Y. Fukaya, M. Maekawa, I. Mochizuki, K. Wada, T. Shidara, A. Ichimiya, and A. Kawasuso
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 505 ページ: 012001-012001
  • DOI: 10.1088/1742-6596/505/1/012001
  • NAID: 40022010003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reflection high-energy positron diffraction study on the first surface layer (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, M. Maekawa, I. Mochizuki, K. Wada, T. Hyodo, and A. Kawasuso
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 505 ページ: 012005-012005
  • DOI: 10.1088/1742-6596/505/1/012005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Progress in the research at Slow Positron Facility (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hyodo, K. Wada, I. Mochizuki, M. Kimura, A. Ichimiya, N. Toge, T. Shidara, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso, K. Michishio, Y. Nagashima
  • 学会等名: 14th International Workshop on Slow Positron Beam Techniques & Applications
  • 発表場所: くにびきメッセ(島根県松江市)
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Determination of the structure of rutile-TiO2 (110)-(1x2) surface by using total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Mochizuki, H. Ariga, Y. Fukaya, K. Wada, A. Ichimiya, K. Asakura, and T. Hyodo
  • 学会等名: 14th International Workshop on Slow Positron Beam Techniques & Applications
  • 発表場所: くにびきメッセ(島根県松江市)
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a low-energy positron diffraction system for high-precision surface structure analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Wada, T. Shirasawa, I. Mochizuki, T. Takahashi, and T. Hyodo
  • 学会等名: 14th International Workshop on Slow Positron Beam Techniques & Applications
  • 発表場所: くにびきメッセ(島根県松江市)
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折(TRHEPD)によるrutile-TiO2(110)(1×2)表面構造の決定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 有賀寛子, 深谷有喜, 和田健, 一宮彪彦, 朝倉清高, 兵頭俊夫
  • 学会等名: 日本表面科学会 第一回関東支部講演大会
  • 発表場所: 東大駒場キャンパス(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-04-09
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折(TRHEPD)によるルチル型チタニア(110)(1×2)表面の構造決定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 有賀寛子, 深谷有喜, 和田健, 一宮彪彦, 朝倉清高, 兵頭俊夫
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学(宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) analysis for the determination of rutile-TiO2 (110)-(1x2) surface structure (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Mochizuki, H. Ariga, Y. Fukaua, K. Wada, M. Maekawa, A. Kawasuso, K. Asakura, T. Shidara, A. Ichimiya, T. Hyodo
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Honolulu(USA)
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Recent developments of positron diffraction experiment stations for surface sciences at KEK-IMSS-SPF (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Wada, M. Maekawa, Y. Fukaua, I. Mochizuki, A. Kawasuso, T. Shirasawa, M. Fujinami, T. Takahashi, T. Shidara, T. Hyodo
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Honolulu(USA)
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD): A novel method for the analysis of the surface atomic arrangements (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hyodo, I. Mochizuki, K. Wada, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Shidara, A. Ichimiya, H. Ariga, K. Asakura
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Honolulu(USA)
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折(TRHEPD)による Rutile-TiO2(110)-(1×2)表面構造の決定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 有賀寛子, 深谷有喜, 和田健, 朝倉清高, 一宮彪彦, 兵頭俊夫
  • 学会等名: 真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] 高速陽電子回折によるグラフェン・金属基板間への異種原子インターカレーションの研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜, 圓谷志郎, 境誠司, 望月出海, 和田健, 兵頭俊夫, 社本真一
  • 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(大阪府泉南郡)
  • 年月日: 2015-11-26
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折(TRHEPD)によるルチル型チタニア(110)表面の構造決定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 有賀寛子, 深谷有喜, 和田健, 一宮彪彦, 朝倉清高, 兵頭俊夫
  • 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: 京都大学原子炉研究所(大阪府泉南郡)
  • 年月日: 2015-11-26
• [学会発表] Determination of Pt/Ge(001), Au/Ge(001) and TiO2(110) surface structures by rocking-curve analysis of total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Mochizuki, Y. Fukaya, H. Ariga, K. Wada, K. Asakura, A. Ichimiya, and T. Hyodo
  • 学会等名: The 17th international conference on positron annihilation (ICPA-17)
  • 発表場所: 武漢(中国)
  • 年月日: 2015-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Recent developments and results at Slow Positron Facility of Institute of Materials Structure Science, KEK (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hyodo, K. Wada, I. Mochizuki, T. Shidara, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso, K. Michishio, Y. Nagashima
  • 学会等名: The 17th international conference on positron annihilation (ICPA-17)
  • 発表場所: 武漢(中国)
  • 年月日: 2015-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Ag(111)上シリセンの成長様式 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川原一晃, 望月出海, 白澤徹郎, 林俊良, 長尾遼, 荒船竜一, 川上直也, 和田健, 塚原規志, 高橋敏男, 兵頭俊夫, 川合眞紀, 高木紀明
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折によるグラフェン・Co(0001)基板間への金属原子インターカレーションの研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 深谷有喜, 圓谷志郎, 境誠司, 望月出海, 和田健, 兵頭俊夫, 社本真一
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 望月出海, 深谷有喜, 和田健, 一宮彪彦, 兵頭俊夫 (2015)
  • 著者名/発表者名: 全反射高速陽電子回折（TRHEPD）によるGe(001)-c(2×8)-Au表面の構造決定II
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Application of a linac-based intense positron beam for total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Wada, M. Maekawa, Y. Fukaya, I. Mochizuki, A. Kawasuso, T. Shidara, and T. Hyodo
  • 学会等名: 3rd International GISAS conference (GISAS 2015)
  • 発表場所: Nice(France)
  • 年月日: 2015-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] Surface structure analysis with total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hyodo, Y. Fukaya, I. Mochizuki, K. Wada, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Shidara, A. Ichimiya
  • 学会等名: 3rd International GISAS conference (GISAS 2015)
  • 発表場所: Nice(France)
  • 年月日: 2015-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] An improved positron diffraction: total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) and its applications (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hyodo, H. Ariga, A, Ichimiya, A. Kawasuso, K. Wada, M. Maekawa, Y. Fukaya, I. Mochizuki, K. Asakura, and T. Shidara
  • 学会等名: 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] Developments of a total-reflection high-energy positron diffraction station at the KEK Slow Positron Facility (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Wada, M. Maekawa, I. Mochizuki, T. Hyodo, A. Kawasuso, Y. Fukaya, and T. Shidara
  • 学会等名: 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] Total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) analysis of the Ge(001)-c(8×2)-Au surface structure (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Mochizuki, K. Wada, T. Shidara, Y. Fukaya, A. Ichimiya, and T. Hyodo
  • 学会等名: 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] Structure determination of graphene on metal substrate using total-reflection high-energy positron diffraction (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, S. Entani, S. Sakai, I. Mochizuki , K. Wada, T. Hyodo, S. Shamoto
  • 学会等名: 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] The surface structure of Pt/Ge(001), Au/Ge(001) and TiO2(110) surfaces determined by the TRHEPD analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Mochizuki, Y. Fukaya, K. Wada, H. Ariga, K. Asakura, A. Ichimiya, and T. Hyodo
  • 学会等名: NIMS Conference 2015
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-07-14
  • 国際学会
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折（TRHEPD）によるGe(001)-c(2×8)-Au表面構造の決定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 深谷有喜, 和田健, 前川雅樹, 河裾厚男, 兵頭俊夫
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会 2015年3月21日
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折 (TRHEPD) によるAu吸着 Ge(001) 表面の構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 深谷有喜, 和田健, 前川雅樹, 河裾厚男, 設楽哲夫, 兵頭俊夫
  • 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: 熊取
  • 年月日: 2014-11-29
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折(TRHEPD)による Ge(001)-c(8×2)-Au 表面の構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 深谷有喜, 和田健, 前川雅樹, 河裾厚男, 設楽哲夫, 兵頭俊夫
  • 学会等名: 第34回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2014-11-08
• [学会発表] Atomic configuration of Au-induced nanowire on Ge(001) surface determined by total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) (2014)
  • 著者名/発表者名: I. Mochizuki, Y. Fukaya, K. Wada, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Shidara, and T. Hyodo
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Surface Science (ISSS-7)
  • 発表場所: Matsue, Japan
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] TRHEPD rocking curve analyses of Pt/Ge(001) and TiO2(110) surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: I. Mochizuki, H. Ariga, Y. Fukaya, K. Wada, K. Asakura, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Shidara, and T. Hyodo
  • 学会等名: Twenty-Third Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-11
• [学会発表] Atomic configuration of Ge(001)-(4×2)-Pt and rutile-TiO2(110)-(1×2) surfaces determined by TRHEPD rocking curve analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: I. Mochizuki, H. Ariga, Y. Fukaya, K. Wada, K. Asakura, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Shidara, and T. Hyodo
  • 学会等名: 11th International Conference on the Structure of Surfaces (ICSOS-11)
  • 発表場所: Coventry, UK
  • 年月日: 2014-07-23
• [学会発表] 全反射高速陽電子回折(TRHEPD)による Ge(001)表面の金ナノワイヤーの構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 望月出海, 深谷有喜, 和田健, 前川雅樹, 河裾厚男, 兵頭俊夫
  • 学会等名: 第51回 アイソトープ・放射線 研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-07-08
• [備考] 低速陽電子実験施設
  • URL: http://pfwww.kek.jp/slowpos/