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代表的III-V族化合物半導体であるInPの表面において発生する光誘起構造変化の特徴を明らかにし、かつ、その機構を解明することを目的として、微視的構造変化をトンネル顕微鏡(STM)を用いて直接観察するとともに、新たにフェムト秒非共鳴イオン化分光法を構築し、光照射によるすべての脱離種の同時高感度検出を行った。STMによる観察の結果、表面バンド間遷移に共鳴した460nmのレーザー光を真空劈開(110)表面に照射すると、(1)電子的結合切断により、(2)表面最外層のP副格子に(3)vacancyが発生すること、また、光パルスの繰返し照射により、(4)表面In-P鎖の方位[110](表面状態が大きな分散を示す方位)に選択的に伸びたvacancy stringが効率的に成長する事が判明した。完全格子サイトおよびvacancy隣接サイトにおける電子的結合切断の効率は、励起強度に対して非線形な増大を示し、その振る舞いは2正孔局在効率の励起強度依存性とよい一致を示した。この結果は、2正孔局在がこの表面における電子的結合切断の主要な過程である事を強く示唆している。さらに実験結果を詳細に解析し、この表面で観測される効率的vacancy stringの生成は、表面励起状態の[110]方位への効率的輸送とvacancy隣接サイトでの凝縮によりうまく説明できることがわかった。この結果より、誘起される構造変化の形態が表面の構造的・電子的性質と密接に関連しているといえる。
さらにこの表面で誘起される電子的励起結合切断についての知見を得るため、光脱離する粒子の同時高感度検出を行った。その結果、(1)主要な脱離種はP原子である事、(2)脱離収量は照射強度に対して非線形に増大する事、さらに、脱離収量の照射dose依存性及び脱離原子の速度分布の結果を詳細に解析し、(3)脱離P原子には速度分布の異なる2つの成分が存在する事を明らかにした。STMにより得られた知見と比較検討することにより、これらの成分が表面テラス上のPサイトでの結合切断に伴う脱離とvacancy隣接サイトでの結合切断に伴う脱離に対応することが明らかとなった。
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