イオン衝撃による固体励起の電子的過程の研究

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本研究の目的は、固体においてイオン照射により電子系に付与された励起エネルギーが原子系に移動し、表面・界面に構造変化を誘起する現象を統一的に理解することにある。イオン照射下では、その飛跡にそって電子系の高密度励起が形成される。このため、本研究においては、イオンビーム照射下の構造変化とともに、同様に高密度励起が達成出来るレーザー照射下における構造変化の研究を推進した。主な成果は次の通りである。(1)各大理においては、リード・オージェ・オプテェクスを購入し、レーザーパルス照射による半導体表面の構造変化の測定を行った。その結果、Gap(111)清浄表面の(17×17)超周期構造が(1×1)構造に変化すること、その変化にレーザー強度のしきい値が存在し、そのしきい値が照射したレーザーパルスの回数にほとんど依存しないこと、またしきい値が、間接遷移バンド巾付近でとくに小さくなることを明らかにした。これらの結果は、表面高密度励起によって構造変化が誘起されることを示すものである。(2)筑波大物質工においては、シリコンアモルファス層のレーザー照射による爆発的結晶化の過程を、本研究の援助によって購入した時間分解反射測定によって明らかにした。(3)早大理工研では、前年度に引き続き重イオン照射により発生する液体アルゴン泡箱を製作中で、真空装置,膨張用ピストン部等の製造を完了した。これ以外に、カルフォルニア大学の高エネルギー重イオン加速器を用いて、液体アルゴンのシンチレーションの測定を行い、その効率とエネルギーとの関係を明らかにし、蛍光と励起密度との相関について重要な知見を得た。(4)東大物性研においては、一次元結晶における高密度励起による構造変化の様相を、電子のトランファーエネルギーT,クーロン反発エネルギーU,サイトエネルギー△をパラメターとして解析し、磁気的なモット転移の生じる条件等を明らかにした。