| 研究課題/領域番号 |
25286060
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
倉橋 光紀 独立行政法人物質・材料研究機構, 極限計測ユニット, 主席研究員 (10354359)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 表面・界面物性 / 化学物理 / 原子・分子物理 / 磁性 / 触媒・プロセス |
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| 研究概要 |
表面への酸素分子吸着は、貴金属表面上の触媒反応、ゲート酸化膜作製、腐食等の第一ステップとして重要であり、今なお表面科学の中心課題の一つであり続けている。酸素分子はスピンを持つ２原子分子であるため、表面への分子吸着速度や表面反応生成物は、表面に対する分子方位やスピン状態の影響を受けると予想される。しかし、これを実験観測できる手段がこれまでになかった。我々は前プロジェクトにおいて、分子軸とスピン方位を指定した酸素分子ビームを開発し、表面反応確率が分子軸方位に大きく依存することを示した。
本計画ではこれを発展させ、分子軸方位やスピン状態が表面反応生成物に与える影響を調べることを主目的にしている。従って、ビーム照射後の表面状態変化や表面触媒反応生成分子の計測が本計画の最重要課題である。(1)状態選別ビーム生成チャンバーにおいて２本のビーム源[酸素ビーム源、準安定ヘリウム(He*)ビーム源]を切替えられる機構を作製し、酸素ビーム照射点でHe*による試料キャラクタリゼーションが行えるようにすること、(2)散乱・生成分子検出装置を開発すること、の２点が本計画前半の課題である。本年度は、これに必要となる多連ビーム源、飛行時間測定に用いる機械式チョッパー部の設計を行い、納期のかかる部品の調達を行った。また、前プロジェクトで得られた成果(アルミニウム初期酸化動的過程の解明、シリコン酸化の完全アラインメント実験)に関する誌上発表、新聞発表を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画では多連ビーム源の試作と性能試験まで終了する予定であったが、現在はフランジの設計と部品調達を完了した段階で性能試験まで達していない。チョッパー導入は次年度以降の課題であったが、部品調達と動作試験まで完了することができた点、計画以上に進んでいる。散乱粒子計測部に関しては、これをマウントし性能試験するための真空部品を調達できた。前プロジェクトから継続して行っている立体効果、スピン効果の研究については、予想以上の顕著な成果が得られつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
O2/He*多連ビーム源の開発、チョッパーを組み合わせた飛行時間計測システムの構築をまずはじめに行う。そしてStern-Gelach測定による性能試験を行う。その後に散乱粒子計測部のセットアップを行う。質量分析計の磁気シールド、差動排気等の最適化に多くの試行錯誤が必要と予想している。また散乱粒子計測に必要な試料マニピュレータの仕様(微動機構、加熱冷却機構)を決定し、その製作を行う。これにより、King-Wells法による反応速度計測に加えて、散乱粒子等の精密測定を実現する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
主な理由は、多源ビーム源の設計方針を変更し、既存の回転導入機構を用いる方針を採用した点にある。当初、XY微動機構によりビーム源の位置を切り替える機械機構を考えていたが、XY機構の場合には駆動距離があまり大きくとれないこと、また既存の大型回転導入機構で同じ機能が実現出来る可能性が見込まれたため、XY駆動機構の導入を取りやめた。
多源ビーム源切替機構が回転機構で実現困難な場合は、当初の予定通り、XY微動機構を購入する。回転機構での駆動に成功した場合、試料マニピュレーター購入に本差額分を充てる予定である。
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