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2015 年度 実績報告書

高速高分解能ERDAによるサブサーフェス水素ダイナミクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 25286020
研究機関筑波大学

研究代表者

関場 大一郎  筑波大学, 数理物質系, 講師 (20396807)

研究分担者 尾関 和秀  茨城大学, 工学部, 准教授 (20366404)
木村 健二  京都大学, 工学研究科, 教授 (50127073)
高橋 浩之  東京大学, 工学系研究科, 教授 (70216753)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード高分解能反跳原子検出法 / Pd(110)表面 / 水素 / イオンビーム
研究実績の概要

筑波大学研究基盤総合センター応用加速器部門にある1 MVタンデトロン加速器のDコースに高分解能反跳原子検出法装置(HERDA: High-resolution Elastic Recoil Detection Analysis)を開発した。Si基板上に作製した厚さ~200 nmの水素化アモルファスカーボン膜(a-C:H)において基本動作を確認し、500 keVの酸素イオンをプローブとした際に設計通りの0.45 keVのエネルギー分解能で表面近傍の水素分布の観察ができた。これは最終目標であるPd(210)チャネリングでの実験を想定した場合、ちょうど1原子層を切る深さ分解能に相当する。一方、水素計測における高感度化のために2次電子とのコインシデンス分光と位置敏感Si検出器の二通りのアプローチを試みた。それぞれマルチチャンネルプレート由来の暗電流の除去や、迷い粒子による擬シグナルの除去に成功した。さらなる高感度化のためには多重散乱の効果を正確に評価する必要があることが分かった。これまでは酸素イオンをプローブとして用いてきた(反跳断面積が大きいため)が、Heイオンを用いるなどして多重散乱を抑制する方法を試みる必要がある。また、モンテカルロ法を用いたシミュレーションソフトの開発と実験結果の比較を行っていく。オフラインでPd(110)単結晶の清浄化および5軸ゴニオの開発を行い、超高真空にて清浄表面のLEEDパターン取得に成功した。今後はビームライン上でPd(110)表面の水素吸着反応に対し、HERDA実験を行っていく準備が整った。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Composition-induced structural, electrical, and magnetic phase transitions in AX-type mixed-valence cobalt oxynitride epitaxial thin films2015

    • 著者名/発表者名
      J. Takahashi, Y. Hirose, D. Oka, S. Nakao, C. Yang, T. Fukumura, I. Harayama, D. Sekiba, T. Hasegawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 107 ページ: 231906 1-5

    • DOI

      10.1063/1.4937431

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Improvement of limit of detection in high resolution ERDA using SSD-PSD2015

    • 著者名/発表者名
      I. Harayama, T. Tamura, Y. Watahiki, D. Sekiba
    • 学会等名
      第16回「イオンビームによる表面・界面解析」特別研究会
    • 発表場所
      奈良女子大学(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2015-12-05 – 2015-12-06
  • [学会発表] Pd(110)サブサーフェスの水素観察に向けた高分解能ERDA装置の開発2015

    • 著者名/発表者名
      前田智美、関場大一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] Detection limit of hydrogen in high resolution ERD2015

    • 著者名/発表者名
      I. Harayama, K. Chito, S. Maeda, T. Tamura, E. Noguchi, K. Kurita, Y. Watahiki, D. Sekiba
    • 学会等名
      22nd International Conference on Ion Beam Analysis
    • 発表場所
      Opatija, Croatia
    • 年月日
      2015-06-14 – 2015-06-19
    • 国際学会
  • [備考] 水素量子アトミクス研究室(関場研究室)

    • URL

      http://www.tac.tsukuba.ac.jp/~sekiba/index.html

  • [産業財産権] 分析装置及び分析システム2015

    • 発明者名
      関場大一郎、原山勲
    • 権利者名
      関場大一郎、原山勲
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-117985
    • 出願年月日
      2015-06-11

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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