ナノフォーカスビームによる固体表面上の水素の二次元分布の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555010
• 研究機関: 豊田工業大学
• 研究代表者: 上田 一之 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60029212)
• 研究分担者: 木村 啓子 (小粥 啓子) 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, PD研究員 (60262862) ; 吉村 雅満 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40220743)
• キーワード: 水素 / 電子励起脱離 / 2次元分布 / プロチウム / イメージング / TOF / ESD

研究概要

初期の目的は走査型水素検出顕微鏡の空間分解能05μmまで向上させ、水素分布の定量性評価を目的とすることであった。1)電子銃の改良して安定な微細ビームを得る、2)空間分解能向上の証明としてLSI抜術で作成されたデバイスで2次元水素分析を行う。3)試料表面に既知量の水素をイオン銃により、入射エネルギーを変化させて打ち込み、表面と内部に分布する水素の量をTOF-ESDと昇温脱離法でTOF-ESDの定量性を確認することであった。
以上の目的達成のため、2年の集中的な研究結果はほぼ70%を速成したと云える。
1)電子銃を熱電界放出型にして分解能0.7μmの水素マップの描画の研究を実施した。安定なビームを高密度に得るためのエミッターとして目的を達した。
2)低エネルギー電子による水素検出の空間分解能を調べるために、Line-&-spaceの素子に水素を吸着させ、このライン上の水素を検出することで分解能の評価を行った。この他にもマイクロチャンネルプレートが2μmのPbOパイプからできているので、これをサンプルにして水素像を描かせると、(×1000倍、128×128の画素)0.7μmの分解能を得た。更に細かく検知すると分解能は向上するが、描画に長時間を要し現時点で実用的ではない。
定量性に関する研究は低速イオン散乱との同時測定の研究が遅れたために実施できなかった。しかし、酸素像も鮮明に得られ、散乱の状況から水素像よりも高分解能像が得られることが判った。

研究成果

• [文献書誌] K. Ojima and K. Ueda: "Oxygen adsorption induced hydrogen segragation on zirconium surface."Appl. Surface Sci.. (in press).
• [文献書誌] K. Ueda, K. Ogai, K. Ishikawa and M. Yoshimura: "Two-dimensional Hydrogen Analysis of Hydrogen Storage Alloy Surface by Electron-Stimulated Desorption Microscopy."Jpn. J. Appl. Phys.. (in press).
• [文献書誌] K. Ueda, K. Ogai, K. Ishikawa and M. Yoshimura: "Two-dimensional hydrogen analysis on solid surfaces by TOF-ESD."Jpn. J. Appl. Phys.. (in press).
• [文献書誌] K. Ueda, K. Ishikawa K. Ogai and M. Yoshimura: "Two-dimensional analysis of hydrogen on solid surfaces by electoron stimulated desorption microscopy."Applied Surface Science.. (in press).
• [文献書誌] Kazuyuki Ueda: "Imaging of hydrogen on solid surfaces by desorption spectroscopy(Invited)"J. of Crystal Growth. (in press).
• [文献書誌] K. Ueda, K. Ishikawa and M. Yoshimura: "Two-dimensional hydrogen distribution on solid surface studied by electron stimulated desorption microscopy,(Invited)"Applied Surface Science,. (in press).
• [文献書誌] K. Ueda, K. Ishikawa and M. Yoshimura: "A New System of Two-Dimensonal Hydrogen Analysis and Application to Metal Surfaces,"J. Alloys and Comp. 293-295. 361-363 (1999)
• [文献書誌] K. Ishikawa, K. Ueda, M. Yoshimura: "New development of scanning-type microscope for two-dimensional hydrogen distribution using electron-stimulated desorption method."Surface Science. 433-435. 244-248 (1999)
• [文献書誌] K. Ueda, T. Ushirosako, M. Yoshimura: "Surfactant effect of atomic hydrogen on silicide-formation of nickel on Si(110) surfaces."Thin Solid Film. 343-344. 612-615 (1999)
• [文献書誌] I. Ono, M. Yoshimura and K. Ueda: "Atomistic study of nickel silicide structures on Si(100) by tunneling microscopy."J. Vac. Sci. &Tech. B. 16・6. 2947-2951 (1998)
• [文献書誌] M. Yoshimura, T. An, I. Ono and K. Ueda: "Nickel-induced surface reconstructions on Si(110) studied by scanning tunneling microscopy."Surface Science. 433-435. 470-474 (1999)
• [文献書誌] 上田 一之,石川 憲一,吉村 雅満,境 悠治: "走査型水素検出顕微鏡の開発とその応用"真空. 42・3. 353-356 (1999)
• [文献書誌] M. Yoshimura, T. An, I. Ono and K. Ueda: "Ni-induced surface reconstructions on Si(110) studied by scanning tunneling microscopy,"Surface Science,. 433-435. 470-474 (1999)
• [文献書誌] 上田 一之: "電子励起脱離法による表面上の水素と酸素の挙動"触媒. 41・7. 537-541 (1999)
• [文献書誌] 上田 一之: "電子励起イオン脱離法による水素分析"真空. 42・10. 892-896 (1999)
• [文献書誌] 上田 一之: "実験物理学講座"表面物性測定" 小間 篤責任編集 第7章"吸着・脱離""丸善(印刷中).