2022 年度研究成果報告書

菊池パターンを利用した表面の構造解析手法の確立

研究課題

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研究課題/領域番号	20K05330
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関	横浜市立大学
研究代表者	重田諭吉横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 客員教授 (70106293)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	表面構造 / RHEED / 菊池パターン / 構造解析 / 非弾性散乱
研究成果の概要	本研究は、表面構造の解析法として菊池パターンを用いる新たな測定手法の確立を目的として実施した。菊池パターンは非弾性散乱により形成された二次的入射波が種々の方向から入射し、各格子面からの回折波により直線状または曲線状の像を形成したものであるため、入射条件を変化させて測定して得られる多くの情報を含んでいる。種々の回折条件における情報は非弾性散乱確率を知ることで1枚の菊池パターンから求めることができる。そこで、菊池パターンの強度と動力学的な回折強度計算の結果を比較したところ、表面波共鳴条件が起こる菊池エンベロープで表面プラズモンの散乱断面積が著しく増大することを見出した。
自由記述の分野	表面科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	結晶表面の構造は、結晶の周期性が断ち切られた表面があるために結晶内部とは異なった構造を形成している。そして、結晶表面の性質は、その構造と密接に関係しているために、表面では特有の電子的・機械的物性が現れる。特に、半導体表面ではその特異な物性により、新たな機能を持った素子が創造できる可能性がある。そのためには、表面構造を正確に知る必要があるが、従来の電子線回折実験では多くの入射条件による測定結果が必要となる。そこで、一つの入射条件で得られた回折パターンのバックグラウンドである菊池パターンから構造解析する手法の確立を目指した。