垂直入射に近いX線回折法による結晶表面構造の研究

固体表面の構造, たとえば, 結晶表面の再配列構造や, 表面に吸着した層の作る超構造の研究は, さまざまな方法で行なわれているが, それらの構造の原子配列については, いまだに分っていないものが少なくない. 本研究では, 垂直入射に近い条件を用いる独自のX線回折法により, 結晶表面の原子配列を3次元的に決定することを目的としている. 具体的には, Si単結晶表面上のAg, Biなどの金属を1原子層程度吸着したときにできるさまざまな超構造について, その原子配置を決定し, なぜそのような原子配置をとるか検討する. 本年度は, まず, X線回折実験に適した超高真空槽を設計製作した. 補助排気系には, 磁気浮上型のターボ分子ポンプを用い, 主排気系には, スパッタイオンポンプ, およびチタンゲッターポンプを用いた. 現在, この真空樽を回転対陰極型のX線発生装置と組み合わせて, X線回析実験を行なえるよう整備を進めている. 本年度は, 高エネルギー研に設置されているX線回析超高真空槽を利用して実験を行なった.低速電子回析と同様な実験配置で, Si(111)面にBiを1原子層程度吸着したときにできる√<3>×√<3>構造について, いくつかの整数次の回析斑点の逆格子ロッドに沿った回析強度の変化を測定した. 基板Siで回析されたX線と結晶表面のFi層で回析されたX線は, 互いに干渉するので, Biの吸着位置を反映した強度変化を示すことになる. 特に, 逆格子点の前後で, 基板Siで回析されたX線の位相はπだけ変化することを利用すれば, 吸着位置を精度良く求めることができる. 実験データを解析した結果は, Bi原子は, 表面第一層のSi原子のダングリング・ボンドと1対1に結合したうえで, 各Bi原子は, 一辺が約3.1Aの正三角形状にクラスターしていることが分った. Si(111)面にAgを吸着したときに出来る√<3>×√<3>構造についても, 現在, 解析を進めている.

固体表面の構造, たとえば, 結晶表面の再配列構造や, 表面に吸着した層の作る超構造の研究は, さまざまな方法で行なわれているが, それらの構造の原子配列については, いまだに分っていないものが少なくない. 本研究では, 垂直入射に近い条件を用いる独自のX線回折法により, 結晶表面の原子配列を3次元的に決定することを目的としている. 具体的には, Si単結晶表面上のAg, Biなどの金属を1原子層程度吸着したときにできるさまざまな超構造について, その原子配置を決定し, なぜそのような原子配置をとるか検討する. 本年度は, まず, X線回折実験に適した超高真空槽を設計製作した. 補助排気系には, 磁気浮上型のターボ分子ポンプを用い, 主排気系には, スパッタイオンポンプ, およびチタンゲッターポンプを用いた. 現在, この真空樽を回転対陰極型のX線発生装置と組み合わせて, X線回析実験を行なえるよう整備を進めている. 本年度は, 高エネルギー研に設置されているX線回析超高真空槽を利用して実験を行なった.低速電子回析と同様な実験配置で, Si(111)面にBiを1原子層程度吸着したときにできる√<3>×√<3>構造について, いくつかの整数次の回析斑点の逆格子ロッドに沿った回析強度の変化を測定した. 基板Siで回析されたX線と結晶表面のFi層で回析されたX線は, 互いに干渉するので, Biの吸着位置を反映した強度変化を示すことになる. 特に, 逆格子点の前後で, 基板Siで回析されたX線の位相はπだけ変化することを利用すれば, 吸着位置を精度良く求めることができる. 実験データを解析した結果は, Bi原子は, 表面第一層のSi原子のダングリング・ボンドと1対1に結合したうえで, 各Bi原子は, 一辺が約3.1Aの正三角形状にクラスターしていることが分った. Si(111)面にAgを吸着したときに出来る√<3>×√<3>構造についても, 現在, 解析を進めている.