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2001 年度 研究成果報告書概要

金属単結晶表面上の酸化物単結晶薄膜の物性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 11440090
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
研究機関電気通信大学

研究代表者

村田 好正  電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (10080467)

研究分担者 阿部 浩二  電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (20183139)
山田 千樫  電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (70037266)
重成 武  電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (90017335)
研究期間 (年度) 1999 – 2000
キーワードα-アルミナ / β-水晶 / 高品質単結晶酸化物薄膜 / 金属単結晶基板 / バンドギャップナロイング / 多体効果 / 白金超薄膜 / 微小角入射X線回折
研究概要

1.格子の整合性と相転移を利用してRu(0001)上にα-Al_2O_3(膜厚9Å)、Ni(111)上にSiO_2(40Å)の高品質単結晶薄膜の作製に成功し、走査トンネル分光法(STS)で膜厚が薄くなるにつれて酸化物のバンドギャップが狭くなることを見いだした。2.STS測定にはいろいろ問題が残るので、α-Al_2O_3/Ru(0001)について5〜40Åのいろいろな膜厚の酸化膜を作製し、角度分解電子エネルギー分光法を用いてこのことを確認した。このバンドギャップナロイングは電子系の多体効果で説明できた。3.バンドギャップナロイングを利用すると、この酸化膜上に遷移金属が層状成長すると予測し、α-Al_2O_3(9Å)/Ru(0001)では1原子層(1ML)、SiO_2/Ni(111)では5MLのPtの金属超薄膜を作ることに成功した。バルクの単結晶酸化膜上ではこのような遷移金属超薄膜はできず、クラスター化する。4.Pt(1ML)/α-Al_2O_3(9Å)/Ru(0001)の白金超薄膜は準安定状態にあり、STS測定で高い局所電場を印加するとクラスター化する。5.これらのPt超薄膜に飽和吸着したCO分子の反射吸収赤外スペクトルを観測し、Pt超薄膜の特異な電子物性を反映した結果を得た。6.エリプソメトリーで測定した膜厚40ÅのSiO_2/Ni(111)について高輝度の放射光を用いた微小角入射X線回折により酸化膜の構造を調べた。{20}ロッドの強度分布曲線からSiO_2は(1)膜厚が30Åであること、(2)β相の単結晶水晶でることが判明した。詳細な測定と解析は続行中である。7.回転体陰極で高輝度化したX線回折計を用いた2次元マップの測定から、界面に多結晶シリサイドのバッファー層(膜厚10Å)の存在が判明した。さらにこの界面物質の結晶形の決定に効果的な放射光の白色X線を用いた微小角入射のラウエパターンの測定に成功し、単結晶薄膜の生成機構を知る上での重要な知見を得た。

  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] S.V.Dmitriev: "Simulation of Modulated Structures in Quartz"J. Phys. Soc. Jpn.. 70. 428-436 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Murata: "Electronic Property of Thin Single-Crystal Films of α-Al_2O_3 on Ru(0001)"J. Phys. Soc. Jpn.. 70. 793-796 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] G.Herrmann: "Scattering of Hyperthermal Reactive and Non-reactive Ions from Pt(111)"J. Chem. Phys.. 114. 6861-6868 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Murata: "Layer Growth of Pt on α-Al_2O_3/Ru(OOO1)"Surf. Sci.. 493. 114-119 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] G.Herrmann: "Scattering of Hyperthermal Molecular Ions from Pt(111)"J. Chem. Phys.. 115. 1009-1014 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Kundu: "Growth of Single-crystal SiO_2 Film on Ni(111) Surface"Appl. Phys. Lett.. (印刷中). (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 村田好正: "表面の科学-化学反応の物理-"岩波書店. 85 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] K. Moritani, M. Okada, T. Kasai and Y. Murata: "Hydrogen Adsorption and Reaction on the Ir{100}-(1x5) Surface"Surf. Sci.. 445. 315-326 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Okada, K. Moritani, M. Nakamura, T. Kasai and Y. Murata: "Hot-Atom Mechanism in Hydrogen Exchange Reaction on the Ir{100}-(1x5) Surface"Chem. Phys. Lett. 323. 586-593 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K. Fukutani, Y. Murata, J. Brillo, H. Kuhlenbek, H.-J. Freund and M. Taguchi: "Electronic Structure of a Pt-Ge Surface Alloy"Surf. Sci.. 464. 48-56 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K. Abe, K. Ishii, M. akajima, H. Fukuda and T. Shigenari: "Raman scattering t the proton phase transition in ice crystal"Ferroelectrics. 239. 1-8 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T. Shigenari, S.V. Dimitriev, K. Abe, Y. Makita, M. Yajima and T.A. Aslanyan: "A New interpretation of incommensurate phase of quartz"Ferroelectrics. 240. 147-154 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.V. Dmitriev, M. Yajima, Y. Makita, D. Semagin, K. Abe and T. Shigenari: "Simulation of modulated structures in quartz"J. Phys. Soc. Jpn.. 7u0. 428-436 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Y. Murata, K. Nagata, H. Fujimoto, T. Sakurai, M. Okada and Y. Ebe: "Electronic Property of Thin Single-Crystal Films of α-Al_2O_3 on Ru(0001)"J. Phys. Soc. Jpn.. 7u0. 793-796 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] G. Herrmann, M. Okada and Y. Murata: "Scattering of Hyperthermal Reactive and Non-reactive Ions from Pt(111)"J. Chem. Phys.. 114. 6861-6868 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Y. Murata, M. Kundu, A. Ikeda, H. Fujimoto and M. Matsumoto: "Layer Growth of Pt on α-Al_2_3/Ru(0001)"Surf. Sci.. 493. 114-119 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] G. Herrmann, M. Okada and Y. Murata: "Scattering of Hyperthermal Molecular Ions from Pt(111)"J. Chem. Phys.. 115. 1009-1014 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K. Moritani, M. Okada, M. Nakamura, T. Kasai and Y. Murata: "Hydrogen-exchange reactions via 'hot' hydrogen atom produced in the dissociation process of molecular hydrogen on Ir{111}"J. Chem. Phys. 70 No.10 (to be published). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Kundu and Y. Murata: "Growth of single-crystal SiO_2 film on Ni(111) surface"Appl. Phys. Lett. (to be published). (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2003-09-17  

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