3次元トポロジカル絶縁体であるBi₂Te₃の薄膜を単一蒸着源を用いた手法でBi/Si(111)-(√3×√3)R30°上に成長させた。角度分解光電子分光(ARPES)では先行文献と一致する膜厚に依存した金属的なバンド構造が観測された。電気伝導度測定では電気抵抗率の金属的な温度依存性が確認された。膜厚の増加とともに抵抗率の温度に対する傾きが減少する傾向が観測された。

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スピン偏極陽電子ビームによるBi系トポロジカル絶縁体の電流誘起スピン蓄積の観測結果について報告する。

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超高真空下のPt(111)基板上に蒸着法で作成した強誘電アモルファス氷のOH伸縮振動について，和周波発生振動分光，及び赤外反射吸収分光を行った．これらのスペクトルの温度依存性から，強誘電的に配向が秩序化したアモルファス氷の配向緩和と結晶転位メカニズムを明らかにした． 

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古くから疎水性だと考えられてきたグラフェン表面の濡れ性は、近年の実験によりその考え方を見直す必要が出てきている。本研究では、分子動力学シミュレーションによって、単層グラフェン表面での水の層構造と濡れ性との関係を明らかにする。水分子のモデルはSPC/E、グラフェンとの相互作用はレナードジョーンズポテンシャルを用いた。水の分子数を変えながら、グラフェン表面での水の密度分布・水素結合の向きを解析した。

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グラファイトの角度分解高分解能電子エネルギー損失分光(HREELS)スペクトルの入射エネルギー依存性を測定した。面間フォノンの分散が観測され、過去の研究とよく一致した。ただし、フォノンモードによって異なったエネルギー位置で共鳴的な散乱強度の増大が観測された。この結果は、入射電子のエネルギーと運動量が非占有バンドのそれらと一致した時、バンド間の電子フォノン散乱を直接観察していると解釈できる。

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グラファイトからのC1s内殻励起に伴う2次電子放出について、電子電子コインシデンス分光を用いて研究した。C1s電子と時間相関を持つ電子強度を、2次電子の運動エネルギーに対してプロットすると、強い運動エネルギー依存性を示した。ただし、グラファイトに特徴的なシャープな2次電子ピークであるEk=3.3eVでは特徴的な構造は見られなかった。

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燃料電池触媒や低次元デバイス、磁性材料などへの応用が期待される異種元素ドープグラフェンは、その性質がドーパントの位置に大きく依存するため、正確にドープ位置を把握する必要がある。一般的に異種元素はジグザグエッジ近傍にドープされやすいが、その理由は定かではない。本研究では、密度汎関数理論に基づく第一原理計算を用いて、エッジ状態が異種元素ドープの安定化に及ぼす効果を議論する。

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近年、磁性材料の研究開発が活発になり、磁区構造観察可能な電子顕微鏡(例えばSPLEEM)が注目されつつある。電子顕微鏡のさらなる高性能化には、電子源の高偏極度と高輝度が必須である。我々は、GaAs/GaAsP歪み超格子構造をベースに、新しい裏面照射型フォトカソードを開発して、世界最高値である90％のスピン偏極度と1.3×10^７ A×cm^-2×sr^-1の超高輝度の電子ビームを得ることに世界で初めて成功した。本フォトカソードすでにSPLEEMに応用され、超高性能を示している。

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マイクロハクマク圧力センサをロールtoロールスパッタ装置内に複数個設置し、その装置内の圧力分布実測評価結果、および製膜時の圧力実測結果等について報告する

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マイクロハクマク圧力センサをN-MHVスパッタ装置の製膜環境下に複数個設置し反応性スパッタ製膜時の圧力変化実測結果等を中心に報告する

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 高性能透明断熱シートの作成を目的として、赤外域反射率及び耐環境性に優れるTiN薄膜と屈折率の高いAlN薄膜を組合せて、ナノ積層化した多層膜の作製と光学特性の関連性について報告する。

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これまで、Cu, Alについてエロージョントラックと呼ばれるターゲットに生じる同心円状の溝の形状の時間発展を測定したところ、Ar圧力の違いによりトラック幅が時間と共に異なる挙動を示すという結果を得ている。(JVSJ Vol.58 NO.7)この原因についてプラズマの電子密度の時間発展を測定、設置した永久磁石の磁場測定を行い、マグネトロンプラズマが与える影響について考察した結果を発表する。

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反応性スパッタ法において、基板への高周波バイアス印加が相転移二酸化バナジウム(VO2)薄膜成長に与える効果を調べた。酸素が過剰条件下において、基板バイアス印加はVO2薄膜の結晶の成長を顕著に促進する。自己バイアス電圧と結晶成長及びストレス、欠陥生成について考察した。

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反応性スパッタ法を用いて二酸化バナジウム薄膜の準安定相であるVO2(B)薄膜を作製した。薄いモリブテン箔を基板として用い、1μmに近い厚膜として、リチウムイオンバッテリー（LIB）の電極応用を試みた。成膜中にMo基板の電位制御を行うことで、VO2(B)単相の配向膜が得られた。作製した薄膜をLIBの電極として応用して、電池特性の評価を行った。

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 円筒型ジルコニウムターゲットを用いた反応性DCマグネトロンスパッタリング法による窒化ジルコニウム薄膜の作成をガラス基板上に行った。不活性ガスであるアルゴンの流量を一定に保ち、窒素流量及び基盤温度をパラメーターとして変化させた。作成した試料の膜厚、光学特性、X線回折を用いた結晶構造解析により窒化ジルコニウム薄膜の評価を行った。

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近年環境汚染の解決策として光触媒の研究が盛んに行われている。中でも酸化チタンにおいては高い光触媒効果が確認されており、また、酸化銅を下層に挿入することにより可視光反応領域の拡大も本研究室では確認されている。更なる機能向上としてアナターゼ型酸化チタンと結晶構造、電子配置が同じであるTaON薄膜を中間層に挿入することにより光触媒や、光学特性にどのような影響を及ぼすか調査した。

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地球温暖化対策や電力不足の解決策の一つとして、再生可能エネルギーである太陽電池のさらなる利用拡大が望まれている。中でも環境負荷軽減やエネルギーコスト低減の観点から酸化物系太陽電池の実用化が期待されている。本研究では反応性スパッタリング法を用いてCu₂O/NiO/TiO₂太陽電池を作製した。n型半導体層であるTiO₂層が太陽電池に及ぼす影響について調査した。

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円筒型Zrターゲットを備えた反応容器に、放電ガスにアルゴンと反応性ガスの酸素を導入し、反応性マグネトロンスパッタリングを行い、Zr-O薄膜を作製した。作製した試料の吸収スペクトルから光学特性および膜厚を算出し、さらにXRDを用いて結晶相を決定した。そこから酸素ガスの流量と基板の温度の依存性について検討した。今後SEM観察とAlq3を蒸着した試料の発光スペクトルを測定し、作成した試料の表面の状態を評価する予定。

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反応性スパッタにおける金属ターゲット状態の遷移を、放電電圧の変化によって調べた。チタニア製膜時のモード遷移点における放電電力と反応性ガス流量をプロットしたところ、原点を通る直線で近似できることを見出し、これは既存の反応収支モデルによって理解できた。今後は、遷移挙動のArガス圧力およびターゲット材料依存性について、また堆積された薄膜の組成・物性に関連付けて議論する予定である。

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化学的性質が同様でありながら，原子量，および融点が異なるTi， Zr，およびHf薄膜を高周波支援直流およびパルススパッタリング法により堆積し，結晶構造，形態，粗さ，抵抗率，および硬さ等を評価した．
同族金属においても，抵抗率あるいは表面粗さへの高周波支援の影響が異なること明らかとなった．スパッタ原子の放電ガスとの衝突，さらに高周波支援による高エネルギー化などの要因が原子量により異なることによる． 

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高周波マグネトロンスパッタリングにおいて、基板ホルダ上の異なる位置でタングステン薄膜を作製したところ、結晶配向に大きな違いが認められた。本稿では、成膜に寄与する粒子の基板への入射方向の違いが配向性に影響を及ぼしたと考え、基板ホルダを一部遮蔽して薄膜を形成することにより、その原因を明らかにすることを試みた。

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前回の報告からRF電力Pの変化によりイオン照射効果を制御でき、膜構造制御が可能であることがわかった。今回、より広範なP依存性を調べるためPを0～40Wの範囲で変え柔軟性及びSi基板上にNi成膜を行った。薄膜特性に及ぼすイオン照射効果を確認するため、基板近傍のイオンの発光強度Ｉを測定し、Pの増加に伴いＩが増加することを確認した。このPの変化に伴うイオン照射効果に対する膜構造制御について検討を行った。

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我々はULSI配線用のトレンチへMnを成膜後、Mn付きトレンチへのCu埋め込みを行った。MnおよびCuの成膜には高真空マグネトロンスパッタ法を用いた。Cu埋め込み実験には、トレンチ幅20～50nm、アスペクト比2～4.5のMn付きトレンチを使用した。Cu埋め込み実験の結果、Cu成膜時のN₂およびO₂添加により幅50nm、アスペクト比2へのMn付きトレンチへのCu埋め込みが観察された。

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現在実用化されている垂直磁気記録媒体の記録層には，柱状成長したCoPt基磁性結晶粒の粒界に酸化物（SiO₂, TiO₂等）を分離析出させたグラニュラー組織をもつ薄膜が用いられている．本研究では，記録層の組織均一性を定量評価し理想的なコラム状グラニュラー組織形成のための材料指針を得るため，下地層に対して磁性結晶粒がヘテロエピタキシャル成長できる臨界膜厚を合金組成や作製プロセス毎に評価した.

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基板を加熱しながらスパッタリングにより成膜したFeSi₂薄膜はβ- FeSi₂を含むが、その消衰係数はバルクとは異なり、赤外域で透明ではないことを見出した。そして、高い波長選択性を示すFeSi₂/Wを用いて特定の波長域の赤外線を選択的に放射する膜と太陽光を選択的に吸収する膜を開発した。前者は排熱の利用や有機溶剤の乾燥、放熱への応用が期待される。後者は太陽熱発電への展開が期待できる。

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現在、薄膜太陽電池に使われている透明電極材料はITOやSnO₂が主である。しかし、ITOは主材料のInが粉末で毒性を有すること、またSnO₂は抵抗率が若干高いことなど様々な問題を抱えている。そこで本研究では、安全で広い透過スペクトル領域で高い透過率を有する新規材料としてGCZO（ガリウム銅添加酸化亜鉛）透明導電膜を考案し、PLD法を用いて成膜し、電気的・光学的特性の改善を行った。

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我々は、深い準位を有するホウ素ドープダイヤモンドにおける室温キャリア濃度と移動度との明瞭なトレードオフの関係の改善を目指し研究を行っている。本研究では、マイクロ波プラズマCVD時の総流量の増大や水素プラズマエッチングの適正化を行うことで、急峻な濃度勾配を有する高濃度ホウ素ドープ薄膜層を形成し、アンドープ層との積層構造を作製した。その後、当該構造をアンドープ層内に分散させ、その半導体特性を評価した。

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我々は、検出領域に微細構造を有するダイヤモンド検出器における検出感度の向上を目指し、単結晶ダイヤモンドの周期的微細柱状構造の作製とその検出器として特性評価を行っている。本研究では、簡易フォトリソグラフィプロセスを用いて、≈1μm、あるいはそれ以下のより微細なパターンを作製できるプロセスを確立するとともに、そのような微細構造を有するCVDダイヤモンド検出器を作製し、電子線における検出特性を評価した。

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フレキシブル電子回路の基板などで用いられる高分子絶縁材料表面の簡便なダメージフリー親水化処理技術の確立を目的に，吸引プラズマのポリイミド表面の親水化処理効果について調査した．プラズマガン先端から空気ガスを吸引することで簡便に発生させた容量性の局所化プラズマでポリイミド表面を処理し，試料表面に滴下した水液滴の接触角の減少から親水性が向上することを確かめた．

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フラーレン薄膜に窒素や鉄などのイオンビームを照射する方法で，原子内包フラーレンの合成に成功してきた．その合成効率は50 eV程度の低エネルギーイオンビームでピーク値となることが明らかになった．本研究では，簡易的で効率の高い金属内包フラーレン合成法の開発を目的として，照射する金属イオンの高密度化を図るために，真空容器を管状炉で過熱する金属プラズマ生成装置を製作した．

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近年，DLCやグラフェンをはじめとする炭素系薄膜が様々な分野で実用化されている。炭素薄膜の作製方法はイオンビームアシスト法や，スパッタリング法，CVD法など，多岐にわたるが，成膜温度が高く，炭素薄膜を低温形成した例は少ない。そこで本研究では，液体窒素冷却機構を用いて基板冷却温度基板を低温に制御しながら，イオンビームアシスト法により炭素薄膜を作製し，諸特性の雰囲気ガス/イオンガス比依存性を調査をする。

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材料表面加工等に用いられる負イオンを生成し、その生成効率を見積もる測定系を立ち上げた。正負イオンと電子を弁別するために静電場および磁場を用い、チャンネルトロンで検出したイオンのパルス信号をカウントした。Arイオンをターゲットに約1mA/m^2 照射したところ、散乱されたイオンは10^5カウント/秒程度で検出された。講演ではイオンを照射する表面の仕事関数 を変化させた時の結果も発表する。

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電界電離イオンビームや電界蒸発イオンビームの分析のための飛行時間形質量分析装置を試作した。アルゴンを用いた際の装置の基本的な特性について述べる。

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イオンビームの質量分離に通常用いられる電磁石や飛行時間による分析法では、質量電荷比を選別しているため、一価の軽い元素イオンと二価の重いイオンが同じ質量電荷比を有するときには、明白なイオン種を確定できない。このような問題は、イオン注入のイオン種選別、SIMSやAPT分析におけるイオン種同定で重要となる。簡単な装置で、混合イオンビームのイオン種を確定するために、TOF-MSに荷電変換とエネルギー分析器を組み合わせて、多価イオンの検出を試みた。実験では、キセノンイオンビームの質量電荷が　66.5　のビームに焦点を絞り、これを荷電変換してエネルギー分析することにより、二価のキセノンイオンであることを示した。

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Fe2Pは遷移金属リン化物の中でも最も低い触媒活性を示す物質である。触媒活性は表面電子状態と密接に関係する。Fe2Pは加熱によりP原子が表面に偏析することが知られている。本研究では軟X線光電子分光を用いてP原子の電子状態を調査した。アルゴンイオン衝撃と500℃加熱により清浄化したFe2PのP2p内殻準位測定は、加熱により表面にP原子が偏析することを明らかにした。

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酸化物表面にπ共役系有機分子が化学吸着した時,基板と分子間の電荷移動の方向や量は,基板表面のバンド位置と強い相関があることが,私たちが行ってきた研究で明らかにされつつある。この関係は,基板酸化物,吸着分子の種類に依存しないように見受けられ,新たにチタン酸ストロンチウム表面と金属フタロシアニン間でも同様の相関が見出された。今回,この吸着系を中心に,酸化物/有機分子間の電荷移動メカニズムを議論する。

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Si(110)-16×2シングルドメイン（SD）表面には、５つの表面サイトと４つの表面準位が存在すると報告されている。水素吸着Si(110)-16×2 SDのX線光電子スペクトル、光電子－オージェ電子コインシデンススペクトルを測定したところ、水素はステップエッジ付近に吸着し、テラス上にはほとんど吸着しないことを示す結果が得られた。また、水素吸着によって表面サイトに局在する表面準位は消失した。

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我々はSi(110)-16×2シングルドメイン清浄表面にハフニウム（Hf）の金属蒸気を曝露したときの表面構造と表面状態の変化を低速電子回折と電子分光法により研究した。HfはSi(110)-16×2 SD清浄表面にランダムに吸着し、アニール処理するとSi(110)基板の16×2構造のダブルドメイン構造が現れた。また、特定表面サイトに局在していた表面準位はHf吸着によって消失した。

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密度汎関数理論に基づく第一原理計算を用いて、窒素ドープグラフェンの酸素還元反応に対する触媒性 (最大電極電位や反応経路の選択性) を評価した。金属的な電子状態を有する窒素ドープグラフェンでは直接4電子反応を選択的に起こせるが、半導体的な電子状態を有する窒素ドープグラフェンは反応経路の選択性を有しないことが示された。

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本研究では、エタノールを飽和吸着することで化学的に不活性にしたSi(111)-7×7表面を基板とし、その上に鉄原子を蒸着して鉄クラスター形成させた。この表面では、Si原子とFe原子との反応によるシリサイド形成が妨げられていると期待している。鉄蒸着後の表面のSTM像観察では、 Si(111)-7×7-C₂H₅OH表面における鉄クラスターのメッシュ構造が確認された。鉄蒸着前後のSTM像とトンネル分光の結果から、Fe原子がCorner-Si-adatom に優先的に付着すると推測した。

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(グラフェン)₂/C₆₀/(グラフェン)₂界面系の超潤滑特性を共役勾配法による構造最適化により数値的に調べた。最外層グラフェンを最も整合性の良い面内結晶軸方向にスライドさせると、最外層グラフェンが受ける水平力は、異なるピーク値を有する3種類ののこぎり波形から構成されていることが分かった。更に異なるピーク値ののこぎり波形は、異なる界面滑りに対応することを明らかにした。

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湾曲グラフェン表面のナノ力学イメージングの分子力学シミュレーションを行った。アームチェア型(15,15)単層カーボンナノチューブ(SWCNT)、ジグザグ型(15,0)SWCNTと探針間の原子間力顕微鏡像は、共に表面のカイラル数とカイラリティを反映した。しかし、二つの試料表面上の六員環配向と探針原子間の配向の関係から、構造上等価な湾曲グラフェン表面上の炭素原子上であっても探針が検出する力の大きさが異なることが分かった。

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Ceなどの希土類金属化合物に代表される近藤格子系では、s-f混成の強さに応じて基底状態が磁気秩序状態から重い電子状態へと変化する。バルクのCePt5では磁気秩序が生じるが、Pt(111)上のCePt5薄膜では重い電子状態が生じることが明らかにされ、基板との歪みによりs-f混成が変化したためと考えられる。そこで、薄膜成長を用いた構造制御、および走査トンネル顕微分光による局所電子状態の観測を行った。

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単一分子磁石は分子スピントロニクスや量子情報処理への応用の観点から注目が集まる。走査トンネル顕微鏡を用いた研究では原子レベルでのスピンの挙動の観察が可能で、スピンが伝導電子と形成する近藤共鳴の観察もその１つである。この報告では、単一分子磁石である多層ポリフィリン分子、Tb (oep)2を用いて、金表面吸着で得られる近藤共鳴を１Kの低温で計測し、中心金属Tbの4f電子が及ぼす影響について調べた。

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希硫酸と金薄膜界面の電気二重層の深さ方向の構造を調べるため、開路状態での中性子反射率を測定した。希硫酸中で測定した反射率プロファイルでは、0.5<qz<1.5nm^-1の領域で大気中より強度が高くなっている。これが金薄膜上への溶液成分の吸着の影響と考えられる。

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超高真空下で冷却したPt(111)基板上に，水分子(H2O)及びその同位体D2O, HDO分子からなるアモルファス氷薄膜と結晶氷薄膜を作成した．それぞれのアモルファス氷薄膜・結晶氷薄膜表面における水分子とその同位体分子の昇華速度を昇温脱離法を用いて測定した．当日は，これらの測定で見出された特異的な同位体効果を議論し，宇宙の星間氷における同位体濃縮機構についての新しい見解を述べる．

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The reconstructed Ni₂P(10-10) c(2X4) surface can be oxidized by NO. But the resultant structure and its temperature dependency remain unclear. We studied NO oxidation of Ni₂P(10-10) surface by scanning tunneling microscope, X-ray photoelectron spectroscopy and low-energy electron diffraction. The phosphorus rich c(2X4) covered surface converted into uncovered (1X1) surface after NO dosing. The reaction rate of NO oxidation can be tuned by controlling dosing temperature. The higher temperature gives a faster reaction rate and a higher coverage of c(2X4) after NO dosing.

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光電極表面に酸素生成助触媒を修飾すると活性が向上することから、高効率な酸素生成触媒の開発が盛んに行われている。中で も、メチルリン酸を含んだ酸化マンガン(Mn-MePi)は高効率な触媒として機能することが知られている。そこで本研究では、in-situ XAFS法を用いてMn-MePiの機能の解明を行った。その結果、電解質溶液のpHに依存して異なる機構で反応が起こっていることが分かった。

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J. P. Allenらはリン酸ナトリウム緩衝液中のリン酸ニッケル（Ni-Pi）酸素生成触媒にアミノ酸を添加するとNi-Pi触媒の水分解 活性が向上することを報告した。しかしアミノ酸が系中でどのような役割を果たしているのかは不明である。本研究ではその機能の解明を 行うため、電気化学Ni-K端XAFS測定によって触媒内のニッケルの電子状態を観測し、電気化学測定による酸素生成活性との相関を調べた。

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バルクのAuは触媒活性を示さない。しかし、TiO₂(110)表面上のAu微粒子では室温でもCO酸化反応を進めることができ、高活性であることが報告されている。この要因としてAuと酸化物担体との相互作用、Auの粒子径の依存、Auの電子状態の変化が考えられている。本研究では金属単結晶上にTiO₂をはじめとする金属酸化物の薄膜を創製し、その表面におけるAu微粒子についてCO酸化反応による触媒作用を調べた。

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