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2019 年度 実績報告書

太さ数nm以下の金属ナノワイヤ列を含む繊維状複合薄膜の非線形光学物性

研究課題

研究課題/領域番号 15K05126
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

水谷 五郎  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (30183958)

研究分担者 KHUAT Hien  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (30729190) [辞退]
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
キーワード光第二高調波発生 / ステップ / 酸化チタン(TiO2) / Au / Si / 水素 / 脱離
研究実績の概要

光触媒Au/TiO2(320)において、表面上の原子レベルステップに注目しその部分に吸着しているAu原子を1つの集団とし、界面における繊維状薄膜と考える。平成30年度はその波長可変のSHG応答の測定を行なったが、令和元年度はその結果の信頼度を上げる作業を行った。SHG光の測定配置は、入射面が[2-30]方向を含んでS偏光入射S偏光出射のステップからのシグナルが支配的な配置と、同じ入射面でP偏光入射P偏光出射のテラスからのシグナルが支配的な配置である。計測は二光子エネルギーにして、2.5eVから5.3eVまで行なった。その結果、両者の配置では2.8eVと4.8eV付近にピークを持つスペクトルが得られた。これらのピークはバンドギャップ内の界面準位とより高いエネルギーの界面準位と思われる。
SFG分光法を用いて、超高真空中で規定した[-1-12]方向に9.5oのミスカットを施したSi(111)表面に分子状の水素を用いて吸着させた水素終端Siからの水素の脱離を観察した。ssp偏光の偏光配置で、赤外光2085cm-1に対してテラス吸着のモノハライドのピークが、2098cm-1でステップにおけるダイハイドライドの振動モードが観察された。このダイハイドライドはナノワイヤ列を含む繊維状の複合薄膜とみなすことができる。試料温度593Kと673Kにおいて、これらの2つのピーク強度の減少の様子を時間の関数として観察した。ダイハイドライドピークが弱くなっていくスピードはテラスピークのそれより速かった。試料温度673Kにおけるダイハイドライドの脱離スピードは593Kのそれより45倍速かった。この差より求めた脱離エネルギーはおよそ1.6eVであった。テラス吸着の水素の脱離エネルギー2.5eVと比べるとかなり小さい。テラスピークの脱離曲線の脱離次数は十分なS/N比が得られず、求められなかった。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] Desorption of hydrogen from the steps on the miscut Si(111) studied by SFG spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Goro Mizutani, Yong Zhipeng, Khuat Thi Thu Hien and Harvey N. Rutt
    • 学会等名
      12th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ‘19
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical Second Harmonic Generation (SHG) Spectroscopy Analysis of the Electronic States of the Stepped Photo-catalyst Au/TiO2(320) interface2019

    • 著者名/発表者名
      Liu Xiaopeng, Gong Peiyang, Haque Mohammad, Khuat Thi Thu Hien and Goro Mizutani
    • 学会等名
      12th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ‘19
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical Second Harmonic Generation (SHG) Spectroscopy of the Stepped Photo-catalyst Au/TiO2(320) Interface2019

    • 著者名/発表者名
      Liu Xiaopeng, Gong Peiyang, Haque Mohammad, Khuat Thi Thu Hien, Goro Mizutani
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [学会発表] Analysis of the Electronic States for model Photocatalyst Au/TiO2(320)’s step structure by Optical Second Harmonic Generation (SHG) Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Xiaopeng Liu, Peiyang Gong, Haque Mohammad, Khuat Thi Thu Hien, Goro Mizutani
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会

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公開日: 2021-12-27  

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