| 研究課題/領域番号 |
26248006
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
岡田 美智雄 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30281116)
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| 研究分担者 |
蔡 徳七 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (20273732)
DINO Wilson 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60379146)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 表面・界面 / 表面反応 / ２次元Si構造 |
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| 研究実績の概要 |
分子ビーム技術と分光技術の融合技術を用いて、２次元Si構造で形成するモデル表面系の反応性を明らかにし、ロコー反応の素過程解明とチューニングを目指して研究を進めてきている。
A.貴金属銅（Cu）、銀(Ag)、金(Au)およびその合金表面上における２次元Si構造の構築
ロコー反応触媒として有用なCuそのものの反応性を調べるためにCu(410)ステップ表面においてエチレン・一酸化炭素・塩化メチルを用いて、反射赤外吸収分光(IRAS)により反応性を評価した。どの分子もステップエッジとの相互作用が強く、反応性にステップの寄与が高いことがわかった。Cu表面へのSi蒸着については、購入した電子ビーム蒸着するためのエバポレーターを設置調整した。その間、Cu3Si多結晶プレートを準備して、清浄化ならびに表面特性の評価をX線光電子分光行い反応実験の準備を行った。また、現有する走査型トンネル顕微鏡(STM)の制御電源システムを購入し調整した。これにより、構造評価のための設備は整ったので27年度以降鋭意進める。27年度に研究予定であった銅金（Cu3Au, CuAu, CuAu3）合金表面について酸素分子ビームを用いて反応性の評価を行うため構造評価を行った。Auの含有量により表面近傍のAu原子層プロファイルが大きく変化することを見出した。
B.２次元Si構造の反応性解明
27年度からの２次元Si構造の反応性の解明に用いる装置の改良および調整を行った。配向分子ビームを接続するチャンバーに新しく購入したポンプを設置し真空度を大きく改善した。また、超熱酸素分子ビームを用いて、Aで評価した銅金合金表面について反応性を調べ、Auの含有量により酸化反応効率が大きく異なることを見出した。また、超熱エチレン分子ビームを用いて、Aで評価したCu3Si多結晶表面の反応を調べ、入射したエチレン分子がSiと反応し気相へと生成物として飛び出していることを示唆する結果を得た。
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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
26年度に、精度の良いSi蒸着のために購入した電子ビーム蒸着エバポレーターならびに原子レベルでの表面構造解析のために購入した走査型トンネル顕微鏡(STM)の制御電源システムの設置およびそれらの調整にやや時間を要したたため、当初予定していた「貴金属銅（Cu）、銀(Ag)、金(Au)およびその合金表面上における２次元Si構造の構築」については、やや遅れ気味となっている。しかし、その間に27年度に研究予定であった銅金（Cu3Au, CuAu, CuAu3）合金表面について構造評価を放射光高分解能X線光電子分光(XPS)や低速電子回折を用いて行い、さらに超音速酸素分子ビームを用いて表面反応性の評価を行うことができた。これによりAu含有量により大きく反応性が異なるという結果を得ている。また、Cu表面については、Cu3Si多結晶プレートを準備して、表面の清浄化ならびに表面特性の評価をXPSを用いて行い、超音速エチレン分子ビームによる表面反応性の評価も行うことができた。さらに、Cu, AgならびにAu単結晶は準備し、清浄化の方法は確立している。また、２７年度以降の研究のための各種分子ビーム発生装置の調整も順調に進んでいる。以上の事を総合して順調に研究が進んでいると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
A.貴金属銅（Cu）、銀(Ag)、金(Au)およびその合金表面上における２次元Si構造の構築
このテーマについては、上述したようにやや遅れぎみであるが、試料の準備は完了しているので、シリコン(Si)原子を電子ビーム蒸着するためのエバポレーターのパラメタ制御を試行錯誤により行い、２次元Si構造の構築を当初計画通り推進する予定である。２６年度に前倒しをして調べた銅金（Cu3Au, CuAu, CuAu3）合金表面についても、Si原子を電子ビーム蒸着し２次元Si構造の構築を試みる予定である。これら２次元Si構造の評価は、２６年度に調整した走査型トンネル顕微鏡(STM)ならびに低速電子回折装置により、原子レベルで行う予定である。
B.２次元Si構造の反応性解明
27年度からの２次元Si構造の反応性の解明に用いる各種分子線装置の改良および調整を２６年度に行ったので、分子ビームラインと反応チャンバーの接続を行い、研究計画通り研究を推進する。研究項目Aで準備できた有望そうな反応システムから順次表面反応性を調べ検討していく。その上で、２次元Si構造の反応性の評価ならびに成長基板による反応性制御の可能性探索を鋭意行う。
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