固体表面におけるイオンの電荷移行と励起過程の理論的研究

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最近核融合や種々の材料工学の分野において、最も基本的な問題としてイオンと固体表面との相互作用に関する多くの研究が進められている。しかしイオンと表面原子との衝突に伴うエネルギー移行や電荷移行など最も基礎的な素過程に関して必ずしもよく解明されたとはいえない。本研究はこれらの問題を理論的に解明することを目的とする。まず理論計算法としてDV-Xα法を選んだ。理由は非断熱過程の確率を求めるのに必要な動径結合項や回転結合項の多中心積分を容易に行うことができ、一般的な問題へ応用することが可能であることである。これらの計算を行うための数値計算プログラムを開発し、簡単な問題に応用し、プログラムの精度について検討を行った。つぎにイオン-固体表面の問題に入る前にイオン-原子の衝突の問題に適用することを試みた。具体的には【He^+】-Siの問題をとり上げ、本研究で開発した数値積分法を用いて動径結合および回転結合のきょりによる変化を求めた。その結果を用いて直線近似による軌道を考え電荷移行の確率の計算を行った。衝突エネルギーは500eV,1Kev,2Kevについて調べた。計算結果から分子軌道で5α→4α(Si3p→He1S)の動径結合項による寄与が最も大きく2π→4α(Si3p→He1S)等の回転結合項の寄与はその1/10程度であることがわかった。また衝突エネルギーは1KeVの場合、最も確率が大きくなることがわかった。しかし結果を詳細に検討した結果直線近似はあまりよい近似でないことやHeの基底関数として2pまで含めて計算したが、基底の拡張を行う必要があるように思われるので、これらの点を改良することが次の課題と考えられる。さらに表面を近似するため、Si原子をSiクラスターに置き代えて計算方法を開発し、応用していく予定である。