研究課題
東京大学生産技術研究所から筑波大学大学院数理物質科学研究科(研究基盤総合センター応用加速器部門)へ異動したことに伴い、イオンビームを利用した研究へとテーマをシフトした。応力可変サンプルポルダーを用いた電子状態研究は東京大学物性研究所の小森研究室にある光電子分光装置で行う計画である。そこで筑波大学応用加速器部門の1MV加速器に表面・薄膜用RBS-ERDA(ラザフォード後方散乱-反跳原子検出法)ビームラインを建設する際、小森研究室の光電子分光装置で用いているサンプルポルダー、マニピュレーターと完全な互換性を持たせた。20年度は建設したビームラインの評価も兼ねて、シリコンウエハー上にスパッタ成膜したMg系水素吸蔵合金の構造評価、水素分析を行った。Mg系水素吸蔵合金は水素化された際に金属・絶縁体転移を起こす。絶縁体状態では可視光に対して透明になるため、鏡状態とガラス状態をスイッチングできるデバイスとして期待されている。しかし耐久性に課題があり、スイッチングを繰返すと中途半端に水素化した状態で安定化してしまう。その理由として水素化した際の30%の体積膨張から来るひずみとそれによる触媒層と合金層の混成などが注目されているが詳細は明らかになっていない。本研究ではシリコンウエハー上に40nm厚のMg_3Niとその上に5nm厚のPdをスパッタ成膜したサンプルを作製し、新品と劣化後のサンプルの様子をRBS-ERDAで調べた。その結果、劣化後は化学量論的に安定なMg_2Ni層と純粋なMg層とに相分離してしまうことが分かった。排出されたMg層はPd層の下に位置し、そこが強固なMgH_2を形成することがスイッチングしなくなる原因と考えられる。相分離する原因の1つは水素化による格子ひずみと考えられるため、今後は応力可変サンプルホルダーと組み合わせた研究を行っていく予定である。
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http://www.tac.tsukuba.ac.jp/sekiba/
