研究課題
若手研究(B)
結晶表面の構造と物性は、ドナーまたはアクセプター原子の添加に伴う電荷移動により大きく変化する。しかし、電荷移動に伴う表面物性変化の研究は限られた系でしか行なわれておらず、その影響はほとんど分かっていない。本研究では、反射高速陽電子回折（RHEPD）を用い、アクセプターとしてボロン原子をドープした半導体表面上に形成した新たな表面超構造の原子配置と電子状態を解明し、電荷移動に伴う表面構造物性への影響を解明する。本年度は、最近バイポーラロン相の形成が示唆された、高濃度にボロン（B）原子がドープされたSi(111)表面上にCs原子が飽和吸着したCs/Si(111)-B表面の作製およびRHEPDを用いたロッキング曲線の測定を行った。始めに、Cs原子吸着前のSi(111)-√3×√3-B表面の作製とロッキング曲線の測定を行った。その後、Cs原子の蒸着条件を確立し、Cs/Si(111)-2√3×2√3-B表面の作製とロッキング曲線の測定を行った。通常の対称性の良い入射方位に加え、それから数度ずらした表面垂直方向の原子変位に敏感な入射方位でのロッキング曲線の測定を行った。予備実験で得られた、同じアルカリ金属であるK原子が吸着したK/Si(111)-2√3×2√3-B表面からのロッキング曲線と比較すると、各ピークの位置が低角側にシフトする傾向が得られた。動力学的回折理論に基づく強度解析から、吸着したアルカリ金属原子からの電荷移動量が大きくなるにつれてピーク位置は低角側にシフトする傾向が得られた。また、アルカリ金属原子の吸着位置が高い場合も同様の傾向が得られた。Cs原子吸着においてもバイポーラロン相の形成を示唆する2√3×2√3超構造が出現することから両者の電荷移動量の違いは考えにくく、むしろイオン半径の違いによる吸着高さの違いが考えられる。
2: おおむね順調に進展している
実験装置においては、電子線形加速器ベースの新たなRHEPD装置の整備が順調に進み、安定して高精度な全反射陽電子回折パターンおよびロッキング曲線が測定できるようになった。試料作製においては、Si(111)-√3×√3-B表面の最適な作製条件と、その表面上へのアルカリ金属原子の最適な蒸着条件を確立した。様々な入射方位でのロッキング曲線の測定および動力学的回折理論に基づく強度解析を行い、Cs/Si(111)-2√3×2√3-B表面における最適な原子配置の決定と電荷移動量の見積もりに見通しを得ている。
当初の計画通りに研究を進める。今回得られた結果をもとに、Si(111)-√3×√3-B表面上へのSn原子吸着による新たな表面超構造の作製およびその構造物性評価に展開する。RHEPDを用い、詳細な原子配置の決定と吸着原子からの電荷移動量の見積もりを行う。また、基板のB原子のドープ量を調整し、吸着原子からの電荷移動量を変化させることにより、電荷移動に伴う表面超構造の原子変位への影響を調べる。これらの系統的な研究から、表面超構造における電子ドーピング効果の基礎的な理解を発展させる。
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