| 研究概要 |
結晶格子内における固体結合電子の空間位置分布の測定は、物質の構造解析における重要課題の一つである。本研究ではイオンビームのシャド-イング効果によって、入射イオンと結合電子との相互作用が選択的に起きることを利用する解析方法を新たに提案し、SiおよびGe結晶について実験を行った。
本研究の遂行に際し、いくつかの測定系の改善・修正を行った。多くの実験では、高速軽イオンを用いるが、試料から放出されるγ線が2次電子収量の精密測定(ランダム方位に対する比で精度3桁以上)の妨げとなっていた。我々は、電子スペクトロメータの改良と加速器ビームトランスポート条件の最適化によってこの問題を解決した。特に、スペクトロメータの改良によって電子受容立体角を従来型の約3倍に上げる一方、γ線バックグラウンドを従来の測定に比べて相対値で1/10に低減することができた。さらに、試料交換のための副真空槽を取り付けて、加速器マシンタイム内に超高真空を保ったままでの試料交換が可能になり、このことが豊富なデータ量と測定における信頼度の向上につながった。
現在、Si,Ge結晶の主要な結晶軸・面方向について、6および8MeV/uのH^+,He^<2+>に対する2次電子収量比(精度3桁)の測定を終了し、解析を始めた段階である。すでに、シャド-イングを受けない電子数(1原子当たりの)Nを実験結果から求め、Nの結晶方位(チャネル)依存性と結合電子分布との定性的な対応を見い出した。さらにGeでは結合電子のみならず外殻(3d)電子分布がシャド-イング条件での2次電子収量に反映されることがわかった。Siの場合、Nの値が方位によっては4を越えることから、チャネル内で非均一なイオンフラックスが結晶チャネルの中間付近に分布する結合電子と強く相互作用していることが明らかになった。イオンフラックスを考慮した解析を行うために、我々は現在、マルチストリングモデルによるコンピュータシミュレーションを進めている。
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