制御されたラジカルビームによるダイアモンド薄膜成長素過程の研究

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表面における素反応過程,カイネティクスを研究するためには原料となる気体を定量的に導入するシステムが不可欠である.ダイアモンド薄膜成長には,原子状水素,炭素水素ラジカルが重要な役割を演じている.本研究では,既設の時間分解反射赤外分光(TR,IRAS)と熱脱離質量分析(TDS)を含む超高真空装置に新たにラジカルビーム源を設置し,上記の反応過程を解明することを目的として,以下の研究を行った.1.TR,IRASを用いて,遷移金属表面におけるCO分子の吸着・表面拡散・脱離過程の研究を行った.この場合,分子の導入には,連続分子線およびパルス分子線を用いた.TR-IRASは秒オーダーの表面反応カイネティクスを追跡できることを示した.吸着ポテンシャルについての詳細な情報を得た.2.低温金属表面における吸着分子の成長素過程を研究するために,Pt(III)表面と水分子の相互作用をとりあげた.水分子は,最初,孤立分子として吸着するが表面被覆率が増えると吸着分子間相互作用(水素結合)によりクラスターを形成することを明らかにした.3.極低温のPt(III)表面におけるメタンの吸着とArFエキシマレーザー励起による光解離過程をTR-IRASで研究した.吸着メタン分子および光解離により生成した表面メチルラジカルが確認された.光解離のカイネティクス測定から反応断面積が得られた.4.制御されたラジカルビーム源を設計・試作した・原子状水素,メチルラジカルなどが定量的に導入できる予定である.現在,ビーム源の性能を確認中である.十分な性能を得た後,原子状水素と吸着分子(CO,メタンなど)の表面反応過程をTR-IRASで研究する予定である.