新物質相の創製・表面低温相転移と熱測定

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01609002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 村田 好正 東京大学, 物性研究所, 教授 (10080467)
• 研究分担者: 西田 信彦 東京工業大学, 理学部, 助教授 (50126140) ; 桜井 利夫 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20143539) ; 安永 均 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (40017330) ; 小川 信二 東京大学, 物性研究所, 教授 (90160754) ; 千原 秀昭 大阪大学, 理学部, 教授 (50028073)
• キーワード: LEED / STM / アルカリ金属吸着層 / シリコン表面 / 表面相転移 / 熱容量測定 / 表面電気伝導 / エレクトロマイグレーション

研究概要

Ag(001)上にK原子を〜320Kで吸着させると、K吸着に誘超された再配列がAg表面で起こり、Agの原子列が一つ置き、二つ置きに欠損した(2×1)、(3×1)構造になることを、低温、常温でのLEED観察から見出した。190K以下の低温ではこの再配列は起きないが、〜140KでもK吸着層で被履率の増加に伴いさまざまな相転移が見られる。(2×1)、(3×1)構造の出現はSi(001)上にLi、k、Csを吸着させた表面でのSTM観察でもしばしば観測されるアルカリ金属原子の2量体形成と密接に関係していると思われる。Si(001)でのLEEDのストリークパターンの温度依存性から、(2×1)【double arrow】c(4×2)の相転移の転移温度200Kより高い温度で1次元イジンク的転移が起っていることが判明した。上述したことは表面という特異な場だからこそ見られる相転移で、表面新物質相を創製したと言えよう。その他半導体表面上の金属吸着系では、Si(111)ステップ面におけるAgの表面エレクトロマイグレーションを調べ、ステップに沿った質量輸送が異常に大きいことを見出している。Ge(000)上のAg膜が超伝導を示すのではないかとの期待での実験を通し、表面電気伝導の測定法として極低温STM装置の開発の必要性を痛感し、LEED、UPSの測定を含め、極低温での表面物性測定装置を開発して来た。極低温領域としては、この他に多結晶グラファイト表面上の吸着膜の単分子層以下での熱容量を測定した。系はKr、N_2、COなどで、相転移の検出を伴う相図を作成した。また格子振動、トンネル回転の効果が現れている。その種焼結した微粉末銀の表面に吸着した3Heの核スピン磁化の測定を吸着量0.5〜6層、温度0.5〜50mKで行い吸着量2.5〜3層で磁化が大きく増強され、さらに吸着量に対して磁化が振動することを見出した。

研究成果

• [文献書誌] T.Aruga: "Alkali-metal adsorption on metals" Progr.Surf.Sci.31. 61-130 (1989)
• [文献書誌] Y.Murata: "Alkali-metal overlayers on silicon surfaces" Metallization and Metal-Semiconductor Interfaces,ed.by I.P.Batra(Plenum). 367-380 (1989)
• [文献書誌] K.Mase: "Photostimulated desorption of NO chimisorbed on Pt(100)at 193 nm" J.Chem.Phys.91. 590-597 (1989)
• [文献書誌] H.Akazawa: "Interaction on reactive ions with Pt(100).I.Neutralization and surface trapping" J.Chem.Phys.
• [文献書誌] H.Akazawa: "Interaction of reactive ions with Pt(100).II.Dissociative scattering of molecular ions near the threshold energy region" J.Chem.Phys.
• [文献書誌] K.Mase: "Photostimulated desorption of NO chemisorbed on Pt(100)induced by valence electron excitation" Rev.solid State Sci.
• [文献書誌] R.Klauser: "RbF as reactive and polar interlayers between the Ge/GaAs interface" Phys.Rev.B.
• [文献書誌] M.Okada: "Potassium-induced reconstruction on Ag(001)" Phys.Rev.B.
• [文献書誌] M.Kubota: "Precise measurements of streak LEED patterns accompanied with Phase transition on Si(001)" Phys.Rev.b.
• [文献書誌] T.Hashizume: "Field ion-scanning tunneling microscopy (Fl-STM)on alkali metal adsorption on the Si(100)surface" J.Vac.Sci.Technol.A8. 233-237 (1990)
• [文献書誌] Y.Hasegawa: "Cluster formation on Li on the Si(111)7×7 surface" J.Vac.Sci.Technol.A8. 238-240 (1990)
• [文献書誌] H.Tochihara: "Adsorption of lithium on Si(001)2×1:Properties of lithium overlayer different from other alkali-metal atoms" Surf.Sci.215. L323-L331 (1989)
• [文献書誌] A.Inaba: "The heat capacity of the metal hydride TaD_<0.5> Between 10 and 550 K" Thermochimica Acta. 139. 181-196 (1989)
• [文献書誌] R.Shaviv: "Heat capacity,thermodynamic properties,and transitions of silver iodide" J.Chem.Thermodynamics. 21. 631-651 (1989)
• [文献書誌] P.Ball: "The librational ground state of CH_3D adsorbed on the surface of graphite" J.Chem.Phys.92. (1990)
• [文献書誌] A.Inaba: "Rotational states of NH_4^+ in KBr crystal.A complementary study by neutron scattering and calorimetric measurements" J.Phys.Soc.Jpn.
• [文献書誌] T.Shirakami: "Vibrational states and phase diagram of the submonolayer Krypton adsorbed on graphite by the low temperature heat capacity" Thermochimica Acta.
• [文献書誌] A.Inaba: "The structure and heat capacity of fluoromethane monolayers adsorbed on graphite" Surf.Sci.
• [文献書誌] A.Fukushima: "Coverage dependence of the magnetization of ^3He adsorbed on sintered silver powders" Proc.19th Int.Conf.on Low Temperature Physics. (1990)
• [文献書誌] H.Yasunaga: "Surface electromigration and diffusion of Au on Si(111)7×7" Surf.sci.(1990)
• [文献書誌] A.Natori: "Time evolution of heterogeneous thin films during annealing" Surf.Sci.220. 165-180 (1989)
• [文献書誌] A.Yamanaka: "Surface electromigation on metal atoms on Si(111)Surface studied by UHV REM" Ultramicroscopy. 29. 161-167 (1989)
• [文献書誌] 赤澤方省: "超低エネルギーイオンビームと金属表面の相互作用" 応用物理. 59. 181-185 (1990)
• [文献書誌] 橋詰富博: "複合型走査トンネル顕微鏡" 応用物理. 58. 1629-1639 (1989)
• [文献書誌] 小川信二: "吸着^3He表面の構造と磁性" 表面科学. 11. (1990)
• [文献書誌] 安永均: "半導体表面におけるエレクトロマイグレーション" 日本物理学会誌. (1990)
• [文献書誌] 青木淳一: "Si上Cu層の表面エレクトロマイグレーション" 表面科学. 10. 364-368 (1989)
• [文献書誌] 栃原浩: "金属表面上のカリウムとCOの共吸着" 触媒. 31. 303-307 (1989)