動的スケーリング理論を用いたAFMによる電気めっき薄膜の成長機構に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650029
• 研究機関: 琉球大学
• 研究代表者: 斉藤 正敏 琉球大学, 工学部, 教授 (00284951)
• 研究分担者: 押川 渡 琉球大学, 工学部, 助手 (80224228)
• キーワード: 動的スケーリング / 2次元成長 / スケーリング指数 / ACインピーダンススペクトロスコピー / 電荷移動反応

研究概要

本年度は、(1)直流電流によるニッケル単結晶上への成長実験、(2)ACインピーダンススペクトロスコピーによる成長機構に関する実験を行い、以下の結果を得た。
1.直流電流による(100)単結晶ニッケル表面成長
(a)2次元成長に関して
AFMレベルで十分な平坦性が保障される表面へのニッケル薄膜の成長実験を行った。その結果、成長モードは、2次元であり、その成長機構は、familiy-vicsec関数で記述されるnormal scaling性を示した。その荒さ指数α=1.0、β=0.25のユニバーサルクラスに属することが判明した。
(b)3次元成長に関して
3次元成長する場合、成長機構は、anomalous scalingに従い、局所粗さ指数ζ_<loc>=1.0,グローバルスケーリング指数ζ=2.1、動的指数z=1.0で記述されるユニバーサルクラスであることが判明した。この成果は、Phys.Rev.B及びJ.Electrochem.Soc.に掲載された。
2.ACインピーダンススペクトロスコピーによる電荷移動反応
多結晶ニッケル基板及び(110)単結晶ニッケル基板上での電荷移動反応に関してACインピーダンススペクトロスコピーを用いて実験を行った。ナイキスト表示においてインダクティブループが存在しないことから、電荷移動のモデルを提案した。また、反応抵抗、反応容量の周波数依存性からhomogeneous charge-transfer reactionなのかheterogeneous charge-transfer reactionなのか議論した。この成果は、J.Phys.Chem.Bに掲載された。

研究成果

• [文献書誌] M.Saitou: "Anomalous scaling of nickel surfaces in pulse-current electrodeposition growth"Phys.Rev.B. 66. 73416-73419 (2002)
• [文献書誌] M.Saitou, K.Hamaguchi, K.Inoue: "A study of charge-transfer reactions on (110) single-crystal nickel surfaces in nickel sulfamate electrolyte using electrochemical impedance spectroscopy"J.Phys.Chem.B. 106. 12253-12257 (2002)
• [文献書誌] M.Saitou, K.Hamaguchi, W.Oshikawa: "Surface growth of Ni thin films electrodeposited on (100) Ni surfaces"J.Electrochem.Soc.. 150. C99-C103 (2003)
• [文献書誌] K.Hamaguchi, W.Oshikawa, M.Saitou: "Electrochemical Impedance Spectroscopy Study of Electrochemical Reactions on Single-crytsalline Nickel Surfaces in Nickel Sulfamate"202th Electrochemical Society Meeting-SaltLake City, USA CDROM. 480 (2002)
• [文献書誌] W.Oshikawa, K.Hamaguchi, M.Saito: "Anomalous Scaling of Nickel Surfaces Grown by Pulse-Current electrodeposition"202th Electrochemical Society Meeting-SaltLake City, USA CDROM. 471 (2002)