放射光-極微解析ナノスコープ

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13GS0022
• 研究種目: 創成的基礎研究費
• 研究機関: 大阪電気通信大学
• 研究代表者: 越川 孝範 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (60098085)
• 研究分担者: 木村 吉秀 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70221215) ; 安江 常夫 大阪電気通信大学, 工学部, 助教授 (00212275) ; 生田 孝 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (20103343) ; 吉田 多見男 (株)島津製作所, 基盤技術研究所, 所長 ; 福島 整 物質・材料研究機構, 物質研究所・はりまオフィス, 所長
• キーワード: 光電子顕微鏡 / 表面・界面物性 / 解析・評価 / 放射光 / ナノ材料

研究概要

本年度は研究課題を実施する初年度であったため、主に新しく開発する装置の設計、製作ならびに関連の実験に時間を費やした。
「能動型焦点位置変調法」を適用し、「極微解析ナノスコープ」を開発するために、まず「光電子顕微鏡」の電子光学系等の最適設計を試みた。それをもとに装置の製作をアルバック・ファイに依頼した。このとき、焦点位置を変調する種々の手法を試みるために、対物レンズ系に特殊な工夫を行っている。これらのアイデアについては今まで試みが行われていない新しい提案であるため、提案者で研究分担者である生田が特許の申請を行った。
初年度はこのように装置の設計と製作に時間を費やしたが、同時に関連する研究として同じ電子光学系で観察可能な「低エネルギー電子顕微鏡」を用いて新しい成果を得た。その成果は主に二つに分けることができる。
1.ナノ構造の新しい構造解析手法の開発を行い、それを用いたシリコン上の金属ナノ構造の結晶構造ならびに生じる表面ファセットの詳細な解析を実現した。これらは一連の論文として公表した。また、これらの新しい手法を交えた一連の成果は種々の解説として出版される予定であるとともに、いくつかの国際会議で招待講演を行ったかまたは行う予定になっている。
2.従来では無理だと言われていた実用的な多結晶試料を今回世界で初めて観察することに成功した。試料はナノ結晶を内部に含む新しい超高度鉄鋼材料である。この実験の成功により、これらの新しい顕微鏡は単結晶だけでなく実用材料といった新しい領域に適用できることになった。これまではこうした材料の観察には透過型電子顕微鏡が用いられてきたが、透過型では試料が薄いために本来固体が持っているバルクの性質を反映しないことが指摘されていた。しかし、今回の研究により薄膜化する必要がない手法で実用材料の欠陥や相転移の様子を実時間で得ることができることを初めて示した。そのような意味で、今回の研究の成果は特筆に値すると思われる。この成果は近々論文として発表することになっている。

研究成果

• [文献書誌] T.Yasue: "Dynamic Observations of the Formation of Thin Cu Layers on Clean and Hydrogen-Terminated Si(111) Surfaces"Surface Science. 480. 118-127 (2001)
• [文献書誌] T.Yasue: "LEEM Observation of Formation of Cu Nano-Islands on Si(111) Surface by Hydrogen Termination"Surface Science. 493. 381-388 (2001)
• [文献書誌] A.Kraus: "Strain Relief of Si(111)7x7 by Hydrogen Adsorption"Applied Surface Science. 177. 292-297 (2001)
• [文献書誌] T.Hara: "Revolver Undulator for BL15XU at SPring-8"Nuclear Instruments and Methods A. 467-468. 161-164 (2001)
• [文献書誌] Y.Yamauchi: "X-ray Photoelectron Spectroscopy Studies of La-doped Bi_2Sr_2CaCu_2O_y Single Crystals"Physica C. 357-360. 410-413 (2001)
• [文献書誌] K.Nishikata: "Development of a Novel CCD Video Camera Incorporated with Operational Function for Real-time Image Processing"Optik. 112. 97-98 (2001)
• [文献書誌] K.Nishikata: "Real-time Observation of Spherical Aberration-free Phaes Images Using High-speed Processing CCD Video Camera"Journal of Electron Microscopy. 50. 271-273 (2001)
• [文献書誌] T.Yoshida: "Monte Carlo Simulation Study of Backscattered Electron Imaging in a Chemical Vapor Deposition Scanning Electron Microscope"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 3457-3462 (2001)
• [文献書誌] T.Kawasaki: "Wave Field Restoration Using Three-dimensional Fourier Filtering Method"Ultramicroscopy. 90. 47-59 (2001)
• [文献書誌] T.Kawasaki: "Nano-area Electron Diffraction Pattern Reconstructed from Three-dimensional Fourier Spectrum"Journal Electron Microscopy. 50. 405-412 (2001)
• [文献書誌] Y.Takai: "Dynamic Observation of an Atom-sized Gold Wire by Phase Electron Microscopy"Physical Review Letters. 87. 106105-1-106105-4 (2001)
• [文献書誌] 越川孝範: "二次イオン生成過程-電子トネリングモデルと結合破壊モデル-"Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan. 49. 10-15 (2001)
• [文献書誌] 西方健太郎: "高分解能電子顕微鏡用演算機能内蔵型CCDカメラ"ケミカルエンジニヤリング. 47. 44-52 (2002)
• [文献書誌] A.Tanaka: "The Characteristic Evaluation of XPS Equipment for the Synchrotron Radiation"Journal of Surface Analysis. 9(印刷中). (2002)
• [文献書誌] A.M.Vlaicu: "Evaluation of Synchrotron Radiation Source Profile in XPS Spectra"Journal of Surface Analysis. 9(印刷中). (2002)
• [文献書誌] N.Kuroiwa: "Cu Nano-structure Formation and Structure Analysis on Hydrogen-Terminated Si(111) Surface"Surface and Interface Analysis. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] 越川孝範: "低エネルギー電子顕微鏡(LEEM)と光電子顕微鏡(PEEM)の像形成過程と将来展望"表面科学. 23(印刷中). (2002)
• [文献書誌] 安江常夫: "LEEMによるSi(111)およびH/Si(111)上のCuナノ構造形成過程の動的観察と構造解析"表面科学. (印刷中). (2002)