研究者詳細

顔写真

タカオカ　ツヨシ
髙岡　毅
Tsuyoshi Takaoka
所属
多元物質科学研究所　計測研究部門　走査プローブ計測技術研究分野
職名
准教授
学位

  • 博士（理学） （京都大学）

学歴 8

  • 東北大学　多元物質科学研究所

    2001年4月 ～ 継続中

  • 東北大学　科学計測研究所

    1994年5月 ～ 2001年3月

  • 筑波大学　物質工学科

    1993年10月 ～ 1994年3月

  • 京都大学　理学研究科　研修員

    1993年4月 ～ 1993年9月

  • 京都大学大学院　理学研究科　博士課程

    1990年4月 ～ 1993年3月

  • 京都大学大学院　理学研究科　修士課程

    1988年4月 ～ 1990年3月

  • 京都大学　理学部

    1984年4月 ～ 1988年3月

  • 大阪府立寝屋川高校

    1980年4月 ～ 1983年3月

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所属学協会 5

  • 分子科学会

  • 表面科学会

  • 応用物理学会

  • 物理学会

  • 化学会

研究キーワード 1

  • 固体表面

研究分野 1

  • ナノテク・材料 / 基礎物理化学 / 表面化学

論文 60

  1. Sensor behavior of MoS2 field-effect transistor with light injection toward chemical recognition 査読有り

    Md Iftekharul Alam, Tsuyoshi Takaoka, Hiroki Waizumi, Yudai Tanaka, Muhammad Shamim Al Mamun, Atsushi Ando, Tadahiro Komeda

    RSC Advances　11　(43)　26509-26515　2021年8月3日

    DOI： 10.1039/d1ra03698j 　

    eISSN：2046-2069

  2. 分子吸着による MoS2-FET 電気特性の変化 招待有り 査読有り

    高岡 毅, Iftekhal Alam, 和泉廣樹, Muhammad Shamim, 田中悠太, Nguyen Tat Trung, 安藤 淳, 米田 忠弘

    表面と真空　63　(8)　419-424　2020年8月

    DOI： 10.1380/vss.63.419 　

    ISSN：2434-8589

  3. Study of Friction of CO Molecule Adsorbed on Pt(997) Surface 査読有り

    T. Takaoka, T. Komeda

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C　112　(50)　19969-19978　2008年12月

    DOI： 10.1021/jp802823a 　

    ISSN：1932-7447

  4. Estimation of friction of a single chemisorbed molecule on a surface using incident atoms 査読有り

    T. Takaoka, T. Komeda

    PHYSICAL REVIEW LETTERS　100　(4)　046104　2008年2月

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.100.046104 　

    ISSN：0031-9007

  5. Sticking probability and adsorption process of NH3 on Si(100) surface 査読有り

    T. Takaoka, I. Kusunoki

    Surface Science　412-413　30-41　1998年9月3日

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/S0039-6028(98)00366-5 　

    ISSN：0039-6028

  6. INTERACTION OF ACETYLENE WITH THE PD(110)(1X2)-CS SURFACE - PROMOTION OF ETHYLENE FORMATION 査読有り

    T TAKAOKA, T SEKITANI, T ARUGA, M NISHIJIMA

    SURFACE SCIENCE　306　(1-2)　179-192　1994年4月

    DOI： 10.1016/0039-6028(94)91196-7 　

    ISSN：0039-6028

  7. Synthesis, Characterization and Catalytic Activity of Polyethylene Glycol (PEG) Functionalized MXene (Ti3C2Tx)

    Maisha Rahman, Muhammad Shamim Al Mamun, Tsuyoshi Takaoka, Tadahiro Komeda, Mohamed Aly Saad Aly, Md Nasiruddin, Saiful Islam, Mohammad Farhadur Rahman, Waleed Alahmad

    ChemistrySelect　10　(29)　2025年7月31日

    出版者・発行元： Wiley

    DOI： 10.1002/slct.202501044 　

    ISSN：2365-6549

    eISSN：2365-6549

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    Abstract Two‐dimensional (2D) transition metal carbides and nitrides, collectively known as MXenes (e.g., Ti3C2Tx), have garnered significant attention due to their exceptional physicochemical properties and wide‐ranging applications. In this study, we systematically explore the synthesis, functionalization, and catalytic performance of MXene modified with polyethylene glycol (PEG) for the degradation of the organic dye methylene blue (MB). The functionalization process is carefully characterized, revealing that PEG incorporation enhances the hydrophilicity, colloidal stability, and catalytic activity of MXene. Through detailed mechanistic studies, we elucidate the synergistic effects of the MXene framework and PEG functional groups, which collectively contribute to the accelerated degradation kinetics of MB. Remarkably, the PEG‐functionalized MXene achieves a first‐order rate constant of 0.16581 ± 0.030 min−1, demonstrating its superior catalytic efficiency. These findings not only highlight the transformative potential of organic molecule functionalization in tailoring MXene properties but also underscore its promise as a high‐performance material for advanced environmental remediation technologies. While many studies have focused on the degradation of MB dye, the use of MXene functionalized with PEG for this purpose remains relatively novel. Unlike traditional materials, MXene's excellent conductivity and hydrophilic properties, enhanced by PEG functionalization, present a promising alternative for dye degradation. Here a foundational understanding of MXene‐based composites and their application in sustainable water treatment processes.

  8. Back‐Gated MoS2 Field Effect Transistors as Probes for Melamine‐Induced Surface Charge Transfer Doping

    Muhammad Shamim Al Mamun, Tsuyoshi Takaoka, Zhipeng Wang, Tadahiro Komeda

    ChemistrySelect　10　(1)　2025年1月8日

    出版者・発行元： Wiley

    DOI： 10.1002/slct.202403982 　

    ISSN：2365-6549

    eISSN：2365-6549

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    Abstract In this study, we report on the customization of multilayer MoS2‐FET transfer properties by melamine via surface charge doping. NMP was used as a solvent to create the melamine solution. After melamine doping, the multilayer MoS2’s charge carrier density was roughly doubled. After melamine doping, mobility was calculated to be around 28.57 cm−2V−1s−1, whereas the pristine's mobility was approximately 27.38 cm−2V−1s−1. The subthreshold swing of the doped device was ∼ 0.94 V/decade, which is less than the pristine device's ∼ 1.6 V/decade. The doped device demonstrated outstanding switching properties. A factor of greater than 7 was seen in the reduction of extracted contact resistance. The melamine molecule forces n‐doping on the multilayer MoS2, as seen by the left shift of the threshold voltage following the doping process. Following the doping procedure, the Raman spectrum's downward trending E2g and A1g peaks shows that the n‐type doping system's electron concentration is rising. Melamine functions as an n‐type dopant, as confirmed by XPS evidence. Melamine is confirmed to be present on the MoS2 surface by TOF‐SIMS and AFM measurements. Chemical doping might be a useful technique for improving the layered materials' electrical characteristics.

  9. Caffeine-driven n-type doping in multilayer MoS2 field effect transistor

    Muhammad Shamim Al Mamun, Tsuyoshi Takaoka, Tadahiro Komeda

    Thin Solid Films　809　140591-140591　2025年1月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.tsf.2024.140591 　

    ISSN：0040-6090

  10. Photo-switching operation of MoS2 field effect transistor by photoisomerization of azobenzene in solution delivered on a microfluidic platform

    Md Nasiruddin, Zhipeng Wang, Hiroki Waizumi, Fatema Tul Afroz, Tsuyoshi Takaoka, Yasuyuki Sainoo, Mao Fukuyama, Tadahiro Komeda

    Nanotechnology　35　(39)　395501-395501　2024年7月12日

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.1088/1361-6528/ad5dc0 　

    ISSN：0957-4484

    eISSN：1361-6528

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    Abstract Combining the photoisomerization of molecules with an electrical device is important for developing optoelectronic devices. Field effect transistors (FETs) with atomically thin channels are suitable for this purpose because the FET properties respond to chemical changes in molecules. Since the photoisomerization wavelength of the switching molecules can be tuned, complex logic operations can be realized if a specific molecule is delivered to the target FET of an integrated circuit. However, conventional techniques for transferring molecules, such as drop casting and sublimation, cannot efficiently realize this goal. In this study, we fabricated a MoS2 FET device combined with a microfluidic platform, wherein the MoS2 channel was in contact with the flow of an azobenzene solution in isopropyl alcohol as the solvent. UV radiation (365 nm) and thermal relaxation realize the cycle of trans- and cis-azobenzene states and the switching of the substantial FET properties. This study demonstrated the feasibility of using the solution for optical switching of the MoS2-FET, which can realize quick phase changes in the molecule and the delivery of the molecule to the target FET by a microfluidic platform.

  11. In-situ methyl red doped MoS2 field effect transistor made by atomically thin MoS2 channel

    Muhammad Shamim Al Mamun, Hiroki Waizumi, Tsuyoshi Takaoka, Zhipeng Wang, Atsushi Ando, Tadahiro Komeda

    Organic Electronics　126　106989-106989　2024年3月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.orgel.2023.106989 　

    ISSN：1566-1199

  12. Hysteresis in the transfer characteristics of MoS2 field effect transistors: gas, temperature and photo-irradiation effect

    Muhammad Shamim Al Mamun, Yasuyuki Sainoo, Tsuyoshi Takaoka, Atsushi Ando, Tadahiro Komeda

    RSC Advances　14　(49)　36517-36526　2024年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d4ra04820b 　

    eISSN：2046-2069

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    Light irradiation, ambient gas, and temperature all significantly increase hysteresis. Our observations show distinctive hysteretic behavior in MoS2-FET in an oxygen environment at 1 atm.

  13. Solvation Effects on the Electrical Properties of a Microfluid-Assisted Solution Field-Effect Transistor with Atomically Thin MoS2 Layers 査読有り

    Md Nasiruddin, Zhipeng Wang, Hiroki Waizumi, Tsuyoshi Takaoka, Yasuyuki Sainoo, Atsushi Ando, Ryuichi Arafune, Mao Fukuyama, Akihide Hibara, Tadahiro Komeda

    ACS APPLIED NANO MATERIALS　2023年8月

    DOI： 10.1021/acsanm.3c02828 　

    eISSN：2574-0970

  14. Microfluidic Approach for the Detection of Uric Acid through the Electrical Measurement of Atomically Thin MoS2 Field-Effect Transistor 査読有り

    Md Nasiruddin, Hiroki Waizumi, Tsuyoshi Takaoka, Zhipeng Wang, Yasuyuki Sainoo, Muhammad Shamim Al Mamun, Atsushi Ando, MAO FUKUYAMA, Akihide Hibara, Tadahiro Komeda

    The Analyst　accepted　2023年6月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1039/d3an00772c 　

    ISSN：0003-2654

    eISSN：1364-5528

  15. Switching of N- and P-Type Doping with Partial Pressure of Oxygen Gas on Few Layers Mos2-Field Effect Transistor

    Tadahiro Komeda, Muhammad Shamim Al Mamun, Yasuyuki Sainoo, Tsuyoshi Takaoka, Hiroki Waizumi, Zhipeng Wang, Atsushi Ando

    SSRN Electronic Journal　2022年

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.2139/ssrn.4193463 　

    eISSN：1556-5068

  16. Large difference of doping behavior of tetracyanoquinodimethane (TCNQ) and 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8- tetracyanoquinodimethane (F4-TCNQ) on field effect transistor with channel of atomic layer MoS2 査読有り

    Hiroki Waizumi, Muhammad, Shamim Al Mamun, Tsuyoshi Takaoka, Md Iftekharul Alam, Yudai Tanaka, Atsushi Ando, Zhipeng Wang, Ryuichi Arafune, Tadahiro Komeda

    Applied Surface Science　571　151252-151252　2022年1月

    DOI： 10.1016/j.apsusc.2021.151252 　

    ISSN：0169-4332

    eISSN：1873-5584

  17. Chemistry of Photo Isomerization and Thermal Reset of Nitro-Spiropyran and Merocyanine Molecules on Channel of MoS2 Field Effect Transistor 査読有り

    Muhammad Shamim Al Mamun, Yasuyuki Sainoo, Tsuyoshi Takaoka, Hiroki Waizumi, Zhipeng Wang, Md Iftekharul Alam, Atsushi Ando, Ryuichi Arafune, Tadahiro Komeda

    Physical Chemistry Chemical Physics　18　(13)　2648-2654　2021年11月

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d1cp04283a 　

    ISSN：1463-9076

    eISSN：1463-9084

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    We explore the chemical reaction of the photo isomerization and thermal reaction of photochromic spiropyrans (SP) (1′,3′-Dihydro-1′,3′,3′-trimethyl-6-nitrospiro[2H-1-benzopyran-2,2′-(2H)-indole] molecule deposited on atomically thin channel of MoS2 for field effect transistor (FET)...

  18. In situ study of sensor behavior of MoS2 field effect transistor for methyl orange molecule in ultra high vacuum condition 査読有り

    Muhammad Shamim Al Mamun, Hiroki Waizumi, Tsuyoshi Takaoka, Md Iftekharul Alam, Yudai Tanaka, Atsushi Ando, Zhipeng Wang, Tadahiro Komeda

    Nanotechnology　32　(7)　075501-075501　2021年2月12日

    DOI： 10.1088/1361-6528/abc3e1 　

    ISSN：0957-4484

    eISSN：1361-6528

  19. Chemistry of the photoisomerization and thermal reset of nitro-spiropyran and merocyanine molecules on the channel of the MoS2 field effect transistor 査読有り

    Muhammad Shamim Al Mamun, Yasuyuki Sainoo, Tsuyoshi Takaoka, Hiroki Waizumi, Zhipeng Wang, Md Iftekharul Alam, Atsushi Ando, Ryuichi Arafune, Tadahiro Komeda

    Physical Chemistry Chemical Physics　23　(48)　27273-27281　2021年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d1cp04283a 　

    ISSN：1463-9076

    eISSN：1463-9084

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    The reversible reaction of the photoisomerization and thermal reset of photochromic spiropyrans and merocyanine deposited on the MoS2 FET channel.

  20. In Situ Study of Molecular Doping of Chlorine on MoS2 Field Effect Transistor Device in Ultrahigh Vacuum Conditions 国際誌 査読有り

    Nguyen Tat Trung, Mohammad Ikram Hossain, Md Iftekharul Alam, Atsushi Ando, Osamu Kitakami, Nobuaki Kikuchi, Tsuyoshi Takaoka, Yasuyuki Sainoo, Ryuichi Arafune, Tadahiro Komeda

    ACS Omega　5　(43)　28108-28115　2020年11月3日

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acsomega.0c03741 　

    ISSN：2470-1343

    eISSN：2470-1343

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    We report a precise measurement of the sensor behavior of the field effect transistor (FET) formed with the MoS2 channel when the channel part is exposed to Cl2 gas. The gas exposure and the electrical measurement of the MoS2 FET were executed with in situ ultrahigh-vacuum (UHV) conditions in which the surface analysis techniques were equipped. This makes it possible to detect how much sensitivity the MoS2 FET can provide and understand the surface properties. With the Cl2 gas exposure to the channel, the plot of the drain current versus the gate voltage (Id-Vg curve) shifts monotonically toward the positive direction of Vg, suggesting that the adsorbate acts as an electron acceptor. The Id-Vg shifts are numerically estimated by measuring the onset of Id (threshold voltage, Vth) and the mobility as a function of the dosing amounts of the Cl2 gas. The behaviors of both the Vth shift and the mobility with the Cl2 dosing amount can be fitted with the Langmuir adsorption kinetics, which is typically seen in the uptake curve of molecule adsorption onto well-defined surfaces. This can be accounted for by a model where an impinging molecule occupies an empty site with a certain probability, and each adsorbate receives a certain amount of negative charge from the MoS2 surface up to the monolayer coverage. The charge transfer makes the Vth shifts. In addition, the mobility is reduced by the enhancement of the Coulomb scattering for the electron flow in the MoS2 channel by the accumulated charge. From the thermal desorption spectroscopy (TDS) measurement and density functional theory (DFT) calculations, we concluded that the adsorbate that is responsible for the change of the FET property is the Cl atom that is dissociated from the Cl2 molecule. The monotonic shift of Vth with the coverage suggests that the MoS2 device sensor has a good sensitivity to detect 10-3 monolayers (ML) of adsorption corresponding to the ppb level sensor with an activation time of 1 s.

  21. Enhanced magnetic spin-spin interactions observed between porphyrazine derivatives on Au(111) 査読有り

    Jie Hou, Yu Wang, Keitaro Eguchi, Chihiro Nanjo, Tsuyoshi Takaoka, Yasuyuki Sainoo, Ryuichi Arafune, Kunio Awaga, Tadahiro Komeda

    COMMUNICATIONS CHEMISTRY　3　(1)　2020年3月

    DOI： 10.1038/s42004-020-0282-5 　

    ISSN：2399-3669

  22. Structural, Electronic, and Magnetic Properties of Cobalt Tetrakis (Thiadiazole) Porphyrazine Molecule Films on Au(111) 査読有り

    Yu Wang, Jie Hou, Keitaro Eguchi, Chihiro Nanjo, Tsuyoshi Takaoka, Yasuyuki Sainoo, Kunio Awaga, Tadahiro Komeda

    ACS OMEGA　5　(12)　6676-6683　2020年3月

    DOI： 10.1021/acsomega.9b04453 　

    ISSN：2470-1343

  23. Microfluidic tank assisted nicotine sensing property of field effect transistor composed of an atomically thin MoS2 channel 査読有り

    Muhammad Shamim Al Mamun, Yudai Tanaka, Hiroki Waizumi, Tsuyoshi Takaoka, Zhipeng Wang, Md Iftekharul Alam, Atsushi Ando, Mao Fukuyama, Akihide Hibara, Tadahiro Komeda

    Physical Chemistry Chemical Physics　22　(47)　27724-27731　2020年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d0cp05710j 　

    ISSN：1463-9076

    eISSN：1463-9084

  24. Inter-molecule interaction for magnetic property of vanadyl tetrakis(thiadiazole) porphyrazine film on Au(1 1 1) 査読有り

    Jie Hou, Yu Wang, Keitaro Eguchi, Chihiro Nanjo, Tsuyoshi Takaoka, Yasuyuki Sainoo, Kunio Awaga, Tadahiro Komeda

    Applied Surface Science　440　16-19　2018年5月15日

    出版者・発行元： Elsevier B.V.

    DOI： 10.1016/j.apsusc.2018.01.001 　

    ISSN：0169-4332

  25. 超音速分子線を用いた表面吸着分子移動の研究（キーノートスピーチ） 招待有り

    高岡 毅

    精密工学会学術講演会講演論文集　2015　303-304　2015年9月5日

    出版者・発行元： 公益社団法人 精密工学会

    DOI： 10.11522/pscjspe.2015A.0_303 　

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    固体表面における分子の表面移動は、分子吸着のダイナミクス、表面拡散などと関連して非常に重要な素過程である。我々は、白金（Pt）の(997)表面上の一酸化炭素（CO）と一酸化窒素（NO）分子の移動について実験を行った。CO、もしくはNOを吸着させておいたPt(997)表面に超音速分子線として運動エネルギーを制御した希ガス原子を照射し、希ガス原子との衝突によって分子が吸着することを利用して、分子に働く摩擦や吸着サイト制御を行った。

  26. 超音速 N2 分子線により誘起される AlN 薄膜形成過程の 表面温度依存性

    寺岡 有殿, 神農 宗徹, 高岡 毅, ハリーズ ジェームズ, 岡田 隆太, 岩井優太郎, 吉越 章隆, 米田 忠弘

    電気学会論文誌C　134　(4)　524-525　2014年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1541/ieejeiss.134.524 　

    ISSN：1348-8155 0385-4221

  27. Atomically resolved Larmor frequency detection on Si(111)-7x7 oxide surface 査読有り

    Yasuyuki Sainoo, Hironari Isshiki, Syed Mohammad Fakruddin Shahed, Tsuyoshi Takaoka, Tadahiro Komeda

    APPLIED PHYSICS LETTERS　95　(8)　2009年8月

    DOI： 10.1063/1.3204688 　

    ISSN：0003-6951

    eISSN：1077-3118

  28. Penetration of ammonia molecule into ice film; activation energy analysis using Xe molecular beam irradiation 査読有り

    M. Inamura, T. Takaoka, T. Komeda

    Surface Science　601　(4)　1072-1078　2007年2月15日

    DOI： 10.1016/j.susc.2006.11.050 　

    ISSN：0039-6028

  29. Collision-induced migration of CO on Pt(997) surface 査読有り

    T. Takaoka, T. Komeda

    SURFACE SCIENCE　601　(4)　1090-1100　2007年2月

    DOI： 10.1016/j.susc.2006.11.060 　

    ISSN：0039-6028

    eISSN：1879-2758

  30. Ammonia adsorption on and diffusion into thin ice films grown on Pt(111) 査読有り

    T Takaoka, M Inamura, S Yanagimachi, Kusunoki, I, T Komeda

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS　121　(9)　4331-4338　2004年9月

    DOI： 10.1063/1.1775781 　

    ISSN：0021-9606

  31. 氷薄膜/Pt(111)表面におけるアンモニアの吸着と溶解

    高岡 毅, 稲村 美希, 柳町 悟司, 楠 勲, 米田 忠弘

    表面科学 = Journal of The Surface Science Society of Japan　25　(8)　491-498　2004年8月10日

    出版者・発行元： The Surface Science Society of Japan

    DOI： 10.1380/jsssj.25.491 　

    ISSN：0388-5321

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    Adsorption and diffusion of ammonia on an ice/Pt(111) surface were studied using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermal desorption spectroscopy (TDS). After exposing the crystalline ice film to ammonia molecules at 45 K, we have detected an intriguing feature at 1470 cm−1 in the FTIR spectra. This feature is derived from the ammonia adsorption on the ice with a characteristic structure which appears in thin film region. The peak intensity decreases gradually as the thickness of the substrate ice increases. In addition, we have detected a feature at 1260 cm−1 that appears after flashing the film to 113 K. The feature corresponds to the ammonia molecules which penetrate the ice surface and reach the ice/Pt(111) interface. Intriguingly, the intensity of this feature decreases with the ice thickness and there is a linear relation of the peak intensity of the features at 1470 cm−1 and 1260 cm−1. We propose a model that the solubility of the ammonia molecules is much higher for the thin ice film, whose structure is deformed from the ideal ice due to the presence of the metal substrate, than that for the ideal ice.

  32. A study of collision-induced desorption of N-2 on the Ni(100) surface using Fourier transform infrared spectroscopy 査読有り

    T Takaoka, M Terahara, M Inamura, M Ohashi, Kusunoki, I

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS　41　(10)　6137-6141　2002年10月

    DOI： 10.1143/JJAP.41.6137 　

    ISSN：0021-4922

  33. Collision induced phenomena on the CO/H/Ni(100) surface 査読有り

    T Takaoka, M Inamura, S Yanagimachi, Kusunoki, I

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS　116　(19)　8634-8635　2002年5月

    DOI： 10.1063/1.1467052 　

    ISSN：0021-9606

    eISSN：1089-7690

  34. 分子線を用いて表面を探る 査読有り

    楠勲, 高岡毅

    真空　45　(6)　489-497　2002年

    DOI： 10.3131/jvsj.45.489 　

    ISSN：0559-8516

  35. XPS study of nitridation of diamond and graphite with a nitrogen ion beam 査読有り

    I. Kusunoki, M. Sakai, Y. Igari, S. Ishidzuka, T. Takami, T. Takaoka, M. Nishitani-Gamo, T. Ando

    Surface Science　492　(3)　315-328　2001年10月20日

    DOI： 10.1016/S0039-6028(01)01430-3 　

    ISSN：0039-6028

  36. AFM and XPS studies of a homoepitaxial diamond (001) surface nitrided using 500-eV N2+ ion beam 査読有り

    I. Kusunoki, Y. Igari, S. Ishidzuka, T. Takami, T. Takaoka, M. Nishitani-Gamo, T. Ando

    Diamond and Related Materials　10　(9-10)　1676-1680　2001年9月

    DOI： 10.1016/S0925-9635(01)00394-6 　

    ISSN：0925-9635

  37. Collision-induced desorption of N2 on Ni(100) studied with Fourier transform infrared spectroscopy 査読有り

    T. Takaoka, M. Terahara, I. Kusunoki

    Surface Science　454　(1)　218-221　2000年5月20日

    出版者・発行元： Elsevier Science B.V.

    DOI： 10.1016/S0039-6028(00)00133-3 　

    ISSN：0039-6028

  38. Nitridation of a diamond film using 300-700 eV N-2(+) ion beams 査読有り

    Kusunoki, I, M Sakai, Y Igari, S Ishidzuka, T Takami, T Takaoka, M Nishitani-Gamo, T Ando

    DIAMOND AND RELATED MATERIALS　9　(3-6)　698-702　2000年4月

    DOI： 10.1016/S0925-9635(99)00253-8 　

    ISSN：0925-9635

  39. A Fourier transform infrared study of collision induced desorption of N2 on Ni(100) surface 査読有り

    T. Takaoka, M. Terahara, M. Sakai, I. Kusunoki

    Journal of Chemical Physics　111　(17)　8251-8252　1999年11月1日

    出版者・発行元： American Institute of Physics Inc.

    DOI： 10.1063/1.480158 　

    ISSN：0021-9606

  40. Reaction of a Si (100) surface with a hot C2H4 beam 査読有り

    I. Kusunoki, Y. Igari, S. Ishidzuka, T. Mine, T. Takami, T. Takaoka

    Surface Science　433-435　167-171　1999年8月2日

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/S0039-6028(99)00057-6 　

    ISSN：0039-6028

  41. Comparison between the Reaction Mechanisms of Nitridation of Si(100) by a NH3 Molecular Beam and by a N2 Ion Beam 査読有り

    Isao Kusunoki, Shinji Ishidzuka, Yoshiyuki Igari, Tsuyoshi Takaoka

    Surface Review and Letters　5　81-85　1998年4月

  42. Dispersion-Compensation Electron-Energy-Loss Spectroscopy 査読有り

    HIroshi Okuyama, Shinji Shimonaka, Yoshimi Yasui, Tsuyoshi Takaoka, Mitsuaki Nishijima, Yukihiro Taguchi

    Japanese Journal of Applied Physics　37　(11)　6248-6252　1998年4月

    出版者・発行元： 社団法人応用物理学会

    DOI： 10.1143/JJAP.37.6248 　

    ISSN：0021-4922

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    A dispersion-compensation electron-energy-loss spectrometer which consists of two 90° spherical sectors has been constructedand its characteristics have been tested. We have obtained the detector current of 160 pA with the full-width at half maximum of 25 meV for the primary electron energy of 19.5 eV in the direct mode, where electrons passing through the monochromator are directly detected by the analyzer without reflection from a sample. The obtained characteristics have been discussed, and suggestions for the design of an advanced spectrometer have been given.

  43. Initial stage of SiC growth on Si(1 0 0) surface 査読有り

    T. Takaoka, H. Saito, Y. Igari, I. Kusunoki

    Journal of Crystal Growth　183　(1-2)　175-182　1998年

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/S0022-0248(97)00391-6 　

    ISSN：0022-0248

  44. Nitridation of Si(100) surface with NH3 査読有り

    S. Ishidzuka, Y. Igari, T. Takaoka, I. Kusunoki

    Applied Surface Science　130-132　107-111　1998年

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/S0169-4332(98)00034-8 　

    ISSN：0169-4332

  45. Study of initial stage of SiC growth on Si(100) surface by XPS, RHEED and SEM 査読有り

    T Takaoka, H Saito, Y Igari, Kusunoki, I

    SILICON CARBIDE, III-NITRIDES AND RELATED MATERIALS, PTS 1 AND 2　264-2　203-206　1998年

    ISSN：0255-5476

  46. シリコン表面の炭化反応 査読有り

    楠 勲, 高岡 毅

    真空　41　(12)　992-1000　1998年

    DOI： 10.3131/jvsj.41.992 　

    ISSN：0559-8516

  47. シリコン表面への炭素系ガスの吸着 査読有り

    高岡毅, 楠勲

    真空　41　(12)　981-991　1998年

    DOI： 10.3131/jvsj.41.981 　

    ISSN：0559-8516

  48. Reaction of Si surfaces with a C2H4 beam 査読有り

    I. Kusunoki, T. Takagaki, S. Ishidzuka, Y. Igari, T. Takaoka

    Surface Science　380　(1)　131-144　1997年5月1日

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/S0039-6028(97)00007-1 　

    ISSN：0039-6028

  49. Photodissociation and desorption of multilayer acetone on a Si(100) surface by 193 nm laser irradiation 査読有り

    I. Kusunoki, M. Sakashita, T. Takaoka, H. Range

    Surface Science　357-358　(1)　693-697　1996年6月20日

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/0039-6028(96)00247-6 　

    ISSN：0039-6028

  50. Quantum delocalization of H on Pd(110): A vibrational study 査読有り

    N Takagi, Y Yasui, T Takaoka, M Sawada, H Yanagita, T Aruga, M Nishijima

    PHYSICAL REVIEW B　53　(20)　13767-13771　1996年5月

    ISSN：0163-1829

  51. Observation of c(4 × 4) LEED pattern induced by reaction of Si(100) surface with C2H4 査読有り

    T. Takaoka, T. Takagaki, Y. Igari, I. Kusunoki

    Surface Science　347　(1-2)　105-110　1996年2月10日

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/0039-6028(95)00957-4 　

    ISSN：0039-6028

  52. Quantum delocalization of H on Pd(110): A vibrational study 査読有り

    N. Takagi, Y. Yasui, T. Takaoka, M. Sawada, H. Yanagita, T. Aruga, M. Nishijima

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　53　(20)　13767-13771　1996年

    DOI： 10.1103/PhysRevB.53.13767 　

    ISSN：1550-235X 1098-0121

  53. XPS study of the reaction of the Si(100) surface with a C2H4 beam 査読有り

    T. Takagaki, Y. Igari, T. Takaoka, I. Kusunoki

    Applied Surface Science　92　287-290　1996年

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/0169-4332(95)00243-X 　

    ISSN：0169-4332

  54. Nitridation of a Si(100) surface by 100-1000 eV N2+ ion beams 査読有り

    I. Kusunoki, T. Takaoka, Y. Igari, K. Ohtsuka

    The Journal of Chemical Physics　101　(9)　8238-8245　1994年

    DOI： 10.1063/1.468194 　

    ISSN：0021-9606

  55. Coadsorption of CO and C2H4 on Pd(110). Formation of a (3×2) mixed structure 査読有り

    T. Takaoka, Y. Yasui, M. Sawada, T. Aruga, M. Nishijima

    Chemical Physics Letters　215　(6)　523-527　1993年12月17日

    DOI： 10.1016/0009-2614(93)89349-M 　

    ISSN：0009-2614

  56. The reaction of benzene with Pd(110) and Pd(110)(1 × 2)-Cs surfaces 査読有り

    M. Nishijima, M. Fujisawa, T. Takaoka, T. Sekitani

    Surface Science　283　(1-3)　121-125　1993年3月1日

    DOI： 10.1016/0039-6028(93)90969-Q 　

    ISSN：0039-6028

  57. Adsorption and Thermal Decomposition of Benzene on the Pd(110)(1X2-Cs surface : High-Resolvtion Electron Energy Spectroscopy, Thermal Desorption, and Low-Energy Electron Diffraction Studies 査読有り

    Masahiko Fujisawa, Tsuyoshi Takaoka, Tetsuji Sekitani, Mitsuaki Nishijima

    Journal of physical chemistry　96　(11)　4602-4608　1992年4月

    DOI： 10.1021/j100190a085 　

  58. Interaction of Ethylene with the H-covered Pd(110) surface 査読有り

    Mitsuaki Nishijima, Tetsuji Sekitani, Tsuyoshi Takaoka, Masashi Fujisawa

    Journal of Molecular Catalysis　74　163-167　1992年4月

    DOI： 10.1016/0304-5102(92)80233-7 　

  59. Interation of Ethylene with the H-Preadsorbed Pd(110)surface : Hydrogenation and H-D-Exchange Reactions 査読有り

    Tetsuji Sekitani, Tsuyoshi Takaoka, Masahiko Fujisawa, Mitsuaki Nishijima

    Journal of physical chemistry　96　(21)　8462-8468　1992年4月

    DOI： 10.1021/j100200a048 　

  60. Adsorbed state of benzene on the Si(100) surface: Thermal desorption and electron energy loss spectroscopy studies 査読有り

    Y. Taguchi, M. Fujisawa, T. Takaoka, T. Okada, M. Nishijima

    The Journal of Chemical Physics　95　(9)　6870-6876　1991年

    DOI： 10.1063/1.461498 　

    ISSN：0021-9606

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MISC 37

  1. 2次元層状物質を材料とした垂直積層型ヘテロ構造チャネルの電界効果トランジスタにおける電気特性および光応答性

    和泉廣樹, 高岡毅, 安藤淳, NASIRUDDIN Md., 坂下晃輔, 佐藤碧, 岡田光博, 久保利隆, 米田忠弘

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　70th　2023年

    ISSN： 2436-7613

  2. アルコール流体存在下におけるMoS2-FETの電気特性

    高岡毅, 高橋巧成, 和泉廣樹, UDDIN Nasir, 道祖尾恭之, 安藤淳, 米田忠弘

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　69th　2022年

    ISSN： 2436-7613

  3. MoS2-FET電気特性に対する液相アルコールの効果

    高岡毅, UDDIN Nasir, 和泉廣樹, 道祖尾恭之, 安藤淳, 米田忠弘

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　83rd　2022年

    ISSN： 2436-7613

  4. アルコール中における二硫化モリブデンFETの動作特性

    高岡毅, 田中悠太, 和泉廣樹, 高橋巧成, ALAM Md Iftekharul, AL MAMUN Muhammad Shamim, 道祖尾恭之, 米田忠弘

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　68th　2021年

    ISSN： 2436-7613

  5. 気体雰囲気中におけるMoS2FETの電気伝導特性変化

    道祖尾恭之, AL. MAMUN M.S., 高岡毅, 和泉廣樹, WANG Z., ALAM M. I., 田中悠太, 高橋巧成, 安藤淳, 荒船竜一, 米田忠弘

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　68th　2021年

    ISSN： 2436-7613

  6. MoS2表面への分子吸着に由来する電気特性変化と表面状態変化

    和泉廣樹, SHAMIM AL Mamun Muhammad, 高橋巧成, MD Iftekharul Alam, NASIRUDDIN, 高岡毅, 米田忠弘

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　82nd　2021年

    ISSN： 2436-7613

  7. CuPc,CoPc,H2Pc分子を吸着したMoS2-FETの光応答

    高岡毅, ALAM Md Iftekharul, 和泉廣樹, 高橋巧成, AL MAMUN Muhammad Shamim, UDDIN Nasir, 道祖尾恭之, 米田忠弘

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　82nd　2021年

    ISSN： 2436-7613

  8. 気体雰囲気中における剥離型MoS2FETの光応答特性

    道祖尾恭之, MAMUN M.S. Al., 高岡毅, 和泉廣樹, WANG Z., ALAM M. I., 田中悠太, 高橋巧成, 安藤淳, 荒船竜一, 米田忠弘

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　82nd　2021年

    ISSN： 2436-7613

  9. 紫外光電子分光実験を用いた分子吸着に由来するMoS2表面で生じる電子状態変化の観測

    和泉廣樹, 田中悠太, 高橋巧成, IFTEKHARUL Alam Md, MAMUN Muhammad Shamim Al, 高岡毅, 米田忠弘

    東北大学多元物質科学研究所研究発表会講演予稿集　20th　2020年

  10. CuPc分子を吸着したMoS2-FETの光応答

    高岡毅, MD Iftekharu Alam, 和泉廣樹, 田中悠太, MUHAMMAD Shamim Al Mamun, 米田忠弘

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　67th　2020年

    ISSN： 2436-7613

  11. 流体及び液滴下における二硫化モリブデン電界効果トランジスタの動作特性

    田中悠太, 高岡毅, 和泉廣樹, MAMUN Muhammad Shamim Al, IFTEKHARUL Alam Md, 米田忠弘

    応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　67th　2020年

    ISSN： 2436-7613

  12. 紫外光電子分光法を用いたMoS2表面における分子吸着に由来する電子状態変化の観測

    和泉廣樹, 田中悠太, 高橋巧成, ALAM Md Iftekharul, MAMUN Muhammad Shamim Al, 高岡毅, 米田忠弘

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　81st　2020年

    ISSN： 2436-7613

  13. 流体及び液滴下における二硫化モリブデン電界効果トランジスタの動作特性

    田中悠太, 高岡毅, 和泉廣樹, MAMUN Muhammad Shamim Al, IFTEKHARUL Alam Md, 米田忠弘

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　81st　2020年

    ISSN： 2436-7613

  14. 分子吸着によるキャリアドーピングを用いたMoS2-FETの電気特性変化

    和泉廣樹, 高岡毅, TRUNG Nguyen Tat, ALAM Md Iftekhar, 鷲田一樹, MAMUN Muhammad Shamim AL, 米田忠弘

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　74　(1)　2019年

    ISSN： 2189-079X

  15. TCNQをチャンネルにドープしたMoS2FETへの光照射効果

    和泉廣樹, 鷲田一樹, 高岡毅, NGUYEN Tat Trung, IFTEKHAR Md. Alam, 米田忠弘

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　74　(2)　2019年

    ISSN： 2189-079X

  16. MoS2-FET分子センサーにおける高感度な電気特性変化を応用した気体分子吸着前後でのMoS2表面状態変化の観測

    和泉廣樹, 高岡毅, IFTEKHARUL Alam Md, MAMUN Muhammad Shamim Al, 田中悠太, 米田忠弘

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　80th　2019年

    ISSN： 2436-7613

  17. 流体環境下における二硫化モリブデン電界効果トランジスタの動作特性

    田中悠太, 高岡毅, 和泉廣樹, MAMUN Muhammad Shamim Al, IFTEKHARUL Alam Md, 米田忠弘

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　80th　2019年

    ISSN： 2436-7613

  18. Nitridation of Al(111) Surface induced by N2 Translational Energy: Surface Temperature Dependence

    TERAOKA Yuden, JINNO Muneaki, TAKAOKA Tsuyoshi, HARRIES James, OKADA Ryuta, IWAI Yutaro, YOSHIGOE Akitaka, KOMEDA Tadahiro

    化学反応討論会講演要旨集　29th　53　2013年6月5日

  19. N2並進運動エネルギー誘起Al(111)窒化膜の成膜温度による膜質の変化と773K以下における熱変性

    神農宗徹, 寺岡有殿, 高岡毅, 岡田隆太, 岩井優太郎, 吉越章隆, 米田忠弘

    真空に関する連合講演会講演予稿集　53rd　29　2012年11月14日

  20. 金属表面における分子ビームによる酸化・窒化反応制御とその放射光光電子分光観察 II

    寺岡有殿, 井上敬介, 神農宗徹, HARRIES James, 岡田隆太, 岩井優太郎, 高岡毅, 吉越章隆, 米田忠弘

    日本学術会議材料工学連合講演会講演論文集　56th　360-361　2012年10月29日

  21. N2運動エネルギー誘起Al(111)窒化膜の773K以下における熱変性

    神農宗徹, 寺岡有殿, 高岡毅, 岡田隆太, 岩井優太郎, 吉越章隆, 米田忠弘

    応用物理学会学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　73rd　ROMBUNNO.13A-C3-8　2012年8月27日

  22. N2運動エネルギー誘起Al(111)窒化におけるインキュベーション時間の623K以下での表面温度依存性

    神農宗徹, 寺岡有殿, 高岡毅, 吉越章隆, 米田忠弘

    応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　59th　ROMBUNNO.18A-B6-4　2012年2月29日

  23. N2運動エネルギー誘起Al(111)窒化膜内の窒素分布

    高岡 毅, 神農 宗徹, 寺岡 有殿, 岡田 隆太, 岩井 優太郎, ハリーズ ジェームズ, 吉越 章隆, 米田 忠弘

    表面科学学術講演会要旨集　32　(0)　140-140　2012年

    出版者・発行元： 公益社団法人 日本表面科学会

    DOI： 10.14886/sssj2008.32.0_140 　

    詳細を見る 詳細を閉じる

    窒化アルミニウム（AlN）は様々な機能を持つ材料として注目されている。N2ガスはアルミニウムとは反応しにくいので、AlN薄膜形成には化学気相成長などの方法が用いられる。しかし、我々は超高真空中でAl(111)表面に並進運動エネルギー1.8 eV以上の超音速N2分子線を照射すると室温でも直接窒化反応が起こることを見出した。この手法によって作製したAlN薄膜における窒素原子の深さ方向分布について、主に角度分解放射光XPSを用いて解析した。

  24. N2運動エネルギー誘起Al(111)窒化におけるインキュベーション時間の表面温度依存性

    神農 宗徹, 寺岡 有殿, 高岡 毅, ハリス ジェームズ, 吉越 章隆, 米田 忠弘

    表面科学学術講演会要旨集　31　(0)　32-32　2011年

    出版者・発行元： 公益社団法人 日本表面科学会

    DOI： 10.14886/sssj2008.31.0.32.0 　

    詳細を見る 詳細を閉じる

    Al(111)表面の超音速N<SUB>2</SUB>分子線による運動エネルギー誘起窒化では表面温度473 Kでは直線状の吸着曲線が得られるが、373 Kではインキュベーション時間が確認され、室温ではさらにインキュベーション時間が長くなった。このようなインキュベーション時間の存在と大きな表面温度依存性はN原子の拡散を示唆している

  25. 26aWS-1 Pt(997)表面におけるNOの拡散(26aWS 表面界面電子物性,領域9(表面・界面,結晶成長))

    高岡 毅, 米田 忠弘

    日本物理学会講演概要集　65　(2)　880-880　2010年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  26. 超音速希ガス原子衝突による表面吸着分子の摩擦に関する研究 査読有り

    高岡毅, 米田忠弘

    日本物理学会誌　64　(8)　627-631　2009年8月

  27. 27aRD-3 Pt(997)表面におけるNOの衝突誘起拡散(27aRD 表面・界面ダイナミクス,領域9(表面・界面,結晶成長))

    高岡 毅, 米田 忠弘

    日本物理学会講演概要集　64　(1)　868-868　2009年3月3日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  28. 21aXB-1 超音速希ガス原子衝突を利用した表面分子摩擦の研究(21aXB 表面界面ダイナミクス,表面ナノ構造量子物性,領域9(表面・界面,結晶成長))

    高岡 毅, 米田 忠弘

    日本物理学会講演概要集　63　(2)　810-810　2008年8月25日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  29. 希ガス衝突によるPt(997)表面上のCO拡散の制御とFTIR法による解析

    高岡 毅, 米田 忠弘

    表面科学 = Journal of The Surface Science Society of Japan　28　(8)　440-446　2007年8月10日

    出版者・発行元： 日本表面科学会

    ISSN： 0388-5321

  30. 21pWH-9 Pt(997)表面におけるCOの拡散(表面界面ダイナミクス,領域9,表面・界面,結晶成長)

    高岡 毅, 米田 忠弘

    日本物理学会講演概要集　62　(1)　929-929　2007年2月28日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  31. 27pXJ-5 Pt表面におけるCOの拡散(27pXJ 表面ダイナミックス(金属表面),領域9(表面・界面,結晶成長))

    高岡 毅, 米田 忠弘

    日本物理学会講演概要集　61　(1)　867-867　2006年3月4日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  32. 高温のC2H4分子線を用いたSi(100)表面の炭化反応に関する研究

    猪狩佳幸, 石塚真治, 高岡 毅, 高見知秀, 楠 勲

    東北大学科学計測研究所技術室報告書　3　(1)　8-15　2000年3月

  33. 高温エチレンビームとSi(100)表面の反応 査読有り

    猪狩 佳幸, 石塚 真治, 峰 哲朗, 高岡 毅, 高見 知秀, 楠 勲

    真空　41　(3)　391-392　1998年3月20日

    ISSN： 0559-8516

  34. 高温分子線用加熱型ノズルの開発と高温分子線を用いたSi表面の炭化反応に関する研究

    猪狩佳幸, 高岡 毅, 高見知秀, 石塚真治, 峰 哲朗, 楠 勲

    東北大学科学計測研究所技術室報告書　1　(1)　51-61　1998年3月

  35. 分子線と赤外分光を組合せた表面反応解析装置の開発

    高岡毅, 酒井美保子, 峰哲朗, 猪狩佳幸, 佐々木俊明, 楠 勲

    東北大学科学計測研究所報告　46　(1)　69-80　1997年4月

    出版者・発行元： 東北大学科学計測研究所

    ISSN： 0040-8689

  36. 窒素イオンビームとアンモニアビームによるシリコン窒化膜形成機構の相違

    石塚 真治, 猪狩 佳幸, 高岡 毅, 楠 勲

    電気学会研究会資料. PST, プラズマ研究会　1996　(95)　121-128　1996年11月27日

  37. Si(100)表面におけるアンモニアの吸着確率

    高岡 毅, 楠 勲

    日本物理学会講演概要集. 秋の分科会　1996　(2)　527-527　1996年9月13日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

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書籍等出版物 2

  1. 表面物性工学ハンドブック 第２版

    高岡 毅

    丸善　2007年1月

  2. 界面ハンドブック

    吉信 淳, 高岡 毅

    (株)エヌ・ティー・エス　2001年4月

講演・口頭発表等 36

  1. CuPc分子を吸着したMoS2-FETの光応答

    高岡 毅, Iftekharu Alam M, 和泉 廣樹, 田中 悠太, Shamim Al Mamun Muhammad, 米田 忠弘

    応用物理学会春季学術講演会　2020年3月14日

  2. Effect of The Adsorption of TCNQ And F4-TCNQ on MoS2–based FET 国際会議

    高岡 毅, Tat Trung, NGUYEN, Md Iftekharul ALAM, 鷲田和樹, 和泉廣樹, Muhammed Shamim Al MAMUN, 米田忠弘

    MRM2019 - MATERIALS RESEARCH MEETING 2019　2019年12月11日

  3. Measurements of Photo-current of MoS2-FET with Molecules on the Surface

    高岡 毅, 和泉廣樹, Alam Md Iftekharul, Muhammad, Shamim Al Mamun, 田中悠太, 米田

    第13回 表面・界面スペクトロスコピー 2019　2019年12月6日

  4. MoS2-FET 表面への分子吸着による電気特性の変化

    高岡 毅, Md Iftekhal Alam, 和泉 廣樹, 田中 悠太, Muhammad Shamim Al Mamun, 米田 忠弘

    第10回分子アーキテクトニクス研究会　2019年11月8日

  5. 分子吸着によるMoS2-FET電気特性の変化 招待有り

    高岡毅, 和泉廣樹, Md Iftekhal Alam,Muhammad, Shamim Al Mamun, 田中悠太, Nguyen Tat Trung, 安藤 淳, 米田 忠弘

    2019年日本表面真空学会学術講演会　2019年10月30日

  6. The Effect of Several Adsorbates on FET Properties of MoS2 Thin Layers 国際会議

    Takaoka, T. T. Nguyen, I. Tsukamoto, I. Alam, M. I. Hossain, K. Washida, H. Waizumi, T. Komeda

    ACSIN-14 & ICSPM26　2018年10月22日

  7. 二硫化モリブデン FET への分子ドーピング

    高岡 毅, Nguyen Tat, Trung, 塚本 一平, Iftekhar Md. Alam, Md. Ikram Hosain, 鷲田 一樹, 安藤 淳, 米田 忠弘

    2018年第65回応用物理学会春季学術講演会　2018年3月19日

  8. FET properties of MoS2 thin layers with adsorbates 国際会議

    T. Takaoka, T.T. Nguyen, I. Tsukamoto, A.M. Iftekharul, M.I. Hossain, T. Komeda, A. Ando

    The 8th International Symposium on Surface Science　2017年10月24日

  9. ドーパミン溶液/MoS2-FETの電気特性

    高岡 毅, Nasiruddin Md, 和泉 廣樹, 道祖尾 恭之, 安藤 敦, 米田 忠弘

    2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会　2023年9月22日

  10. アルコール流体と接する二硫化モリブデン電界効果トランジスタの特性 国際会議

    高岡 毅, 高橋 巧成, 和泉 廣樹, ddin Nasir, 道祖尾 恭之, 安藤 淳, 米田 忠弘

    2022年10月19日

  11. MoS2-FET 電気特性に対する液相アルコールの効果

    高岡毅, 和泉廣樹, NasirUddin, 道祖尾恭之, 安藤 淳, 米田忠弘

    2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会　2022年9月21日

  12. Photocurrent Spectra of CuPc-adsorbed MoS2-FET 国際会議

    Tsuyoshi TAKAOKA, Md Iftekharu Alam, Hiroki Waizumi, Atsushi Ando, Tadahiro Komeda

    The 22nd International Vacuum Congress　2022年9月14日

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    1. Introduction An application of the field effect transistor (FET) with an atomically thin Molybdenum disulfide (MoS2) channel to sensors attracts attentions, where the adsorption of molecules on the channel is detected by the FET property. In this article, we obtained the photocurrent vs λ spectra from photo-current by injection of monochromatized light on the copper phthalocyanine (CuPc) deposited surface. 2. Experimental MoS2 flakes were exfoliated from a natural crystal by using the adhesive tape method on to the SiO2/p-type Si substrate. The electrodes are formed by 5 nm-thick Ti and 100-nm-thick Au. FET characterization was done under ultra-high vacuum condition [1]. Figure 1 (a) Drain current variation with the injection of the light of 650 nm. (b) Photo-current variation for several wavelengths after 2 Å CuPc deposition. 3. Results and Discussion Figure 1 (a) shows drain current variation with the injection of the light of 650 nm for 0.5 s in every 1 s. The photocurrent can be seen during the photo irradiation. The results for several wavelengths after 2 Å CuPc deposition show that the photocurrent has a large dependence on the wavelengths of the injecting light as shown in Figure 1(b). Figure 2 The photo-responsivity for (a) the pristine MoS2, (b) 2 Å CuPc and (c) 10 Å CuPc deposited cases. Figure 2 show the photo-responsivity as a function of the wavelength of the incident light for (a) the pristine MoS2, (b),(c) CuPc deposited cases. The plot for the pristine surface is fitted with three Gaussian peaks with the center wavelength of 550, 610, 650 nm, and an additional peak at 705 nm is employed for the sample with CuPc. These results indicate that the peak at 705 nm corresponds to the adsorption of CuPc. The technique can be employed for the molecular sensing with the chemical recognition capability. [1] Alam, I. M. et.al., RSC advances, 2021, 11, 26509 – 26515. * This work was conducted at NIMS Nanofabrication Platform, supported by "Nanotechnology Platform Program" of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), Japan

  13. アルコール流体存在下におけるMoS2-FETの電気特性

    高岡 毅, 高橋 巧成, 和泉 廣樹, ddin Nasir, 道祖尾 恭之, 安藤 淳, 米田 忠弘

    2022年第69回応用物理学会春季学術講演会　2022年3月22日

  14. フタロシアニン系分子/MoS2-FETの光応答スペクトル

    高岡 毅, Md Iftekharul Alam, 和泉 廣樹, 高橋 巧成, Nasir Uddin, 道祖尾 恭之, 安藤 淳, 米田 忠弘

    表面・界面スペクトロスコピー2021　2021年12月10日

  15. UV/Thermally Induced Isomerization of Nitro-Spiropyran on MoS2 Lattice Observed by MoS2 Field Effect Transistor 国際会議

    Muhammad Shamim Al Mamun, Yasuyuki Sainoo, Tsuyoshi Takaoka, Hiroki Waizumi, Zhipeng Wang, Md Iftekharul Alam, Kosei Takahashi, Atsushi Ando, Ryuichi Arafune, Tadahiro Komeda

    ASOMEA-X 2021　2021年10月25日

  16. Spectra of the Photocurrent of CuPc-adsorbed MoS2-FET

    Tsuyoshi Takaoka, Md Iftekharul Alam, Hiroki Waizumi, Kosei Takahashi, Muhammad Shamim Al Mamun, Atsushi Ando, Tadahiro Komeda

    ASOMEA-X 2021　2021年10月25日

  17. Spectral change of photocurrent of CuPc-adsorbed MoS2-FET

    Tsuyoshi Takaoka, Md Iftekharul Alam, Hiroki Waizumi, Atsushi Ando, Tadahiro Komeda

    ALC'21 Online; 13th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '21　2021年10月20日

  18. CuPc, CoPc, H2Pc分子を吸着したMoS2-FETの光応答

    高岡 毅, Md, Iftekharul Alam, 和泉 廣樹, 高橋 巧成, Muhammad, Shamim Al Mamun, Nasir Uddin, 道祖尾恭之, 米田 忠弘

    2021年 第82回 応用物理学秋季 学術講演会　2021年9月13日

  19. Photo Enhanced Electrical Properties of Organic Dye Doped MoS2 FET Sensor

    Md Iftekharul Alam, Tsuyoshi Takaoka, Hiroki Waizumi, M. Shamim Al Mamun, Yudai, Tanaka, Kosei Takahashi, Tadahiro Komeda, Atsushi Ando

    2021年第68回応用物理学会春季学術講演会　2021年

  20. アルコール中における二硫化モリブデン FET の動作特性

    高岡毅, 田中悠太, 和泉廣樹, 高橋巧成, Md IftekharulAlam, Muhammad Shamim AlMamun, 道祖尾恭之, 米田忠弘

    2021年第68回応用物理学会春季学術講演会　2021年

  21. Observation of Molecular Switching of Spiropyran by MoS2 Field Effect Transistor

    Muhammad Shamim Al Mamun, Yasuyuki Sainoo, Tsuyoshi Takaoka, Hiroki Waizumi, Zhipeng Wang, Md Iftekharul Alam・Yudai Tanaka, Kosei Takahashi, Atsushi Ando・Ryuichi Arafune・Tadahiro Komeda

    表面・界面スペクトロスコピー2020　2020年12月4日

  22. 分子吸着によるMoS2表面の電子状態変化に対して高感度な観測を目的とした紫外光電子分光実験

    分子吸着によるM, 表面の電子状態変化に対して高感度な観測を目的とした紫外光電子和泉廣樹, 田中悠太, 高橋巧成, Md Iftekharul Alam・Muhammad, Shamim Al Mamun, 高岡毅, 米田忠弘

    表面・界面スペクトロスコピー2020　2020年12月5日

  23. CuPcを吸着したMoS2-FETの光応答スペクトル

    高岡毅, Md Iftekharul Alam, 和泉廣樹, 田中悠太, Muhammad Shamim Al Mamun, 高橋巧成, 米田忠弘

    表面・界面スペクトロスコピー 2020　2020年12月5日

  24. Tunable Optical Properties of Copper Phthalocyanine Molecules Adsorbed on MoS2 Based Field Effect Transistor

    Md Iftekharul Alam, Tsuyoshi Takaoka, Hiroki Waizumi, M. Shamim Al Mamun, Yudai Tanaka, Tadahiro Komeda

    2020年 第81回応用物理学会秋季学術講演会　2020年9月8日

  25. 流体及び液滴下における二硫化モリブデン電界効果トランジスタの動作特性

    田中 悠太, 高岡 毅, 和泉 廣樹, Iftekharul Alam、Muhammad, Shamim Al Mamun, 米田 忠弘

    第81回応用物理学会秋季学術講演会　2020年9月11日

  26. 流体用マイクロタンクを用いて導入したニコチンによる二次元MoS2薄膜の機能化

    Muhammad Shamim Al Mamun, 田中 悠太, 和泉 廣樹, 高岡 毅, Zhipeng Wang, Md Iftekharul Alam, 安藤 淳, 米田 忠弘

    第81回応用物理学会秋季学術講演会　2020年9月11日

  27. 紫外光電子分光法を用いた分子吸着によるMoS2表面の電子状態変化の観測

    和泉 廣樹, 田中 悠太, 高橋 巧成, Iftekharul Alam Md, Mamun Muhammad, Shamim Al, 高岡 毅, 米田 忠弘

    第81回応用物理学会秋季学術講演会　2020年9月11日

  28. Change in the photo response by Adsorption of Copper Phthalocyanine Molecules on MoS2-FET 国際会議

    和泉廣樹, 高岡 毅, 鷲田和樹, Md Iftekharul Alam, Muhammed Shamim Al Mamun, Tat Trung Nguyen, 米田忠弘

    MRM2019 - MATERIALS RESEARCH MEETING 2019　2019年12月11日

  29. TCNQ 分子吸着における MoS2-FET の電気特性変化

    和泉廣樹, 高岡毅, Nguyen Tat Trung, Iftekhar Md Alam, 鷲田一樹, Mamun Muhammad, Shamim Al, 米田忠弘

    表面界面スペクトロスコピー2018　2018年11月30日

  30. 二硫化モリブデン FET への銅フタロシアニンドーピング

    鷲田一樹, Nguyen T. Trung, Alam MD Iftekharul, 和泉廣樹, 高岡毅, 安藤淳, 米田忠弘

    表面界面スペクトロスコピー2018　2018年11月30日

  31. MoS2-FET Operated Under the Fluids: Sensor Application Study

    Nguyen Tat Trung, Kazuki Washida, Hiroki Waizumi, Md Ifterkharul Alam, Atsushi Ando, Tsuyoshi Takaoka, Tadahiro Komeda

    表面界面スペクトロスコピー2018　2018年11月30日

  32. Effect of Cl2 and HCl gas Molecules Adsorption on the Electrical Properties of Transition Metal Dichalcogenides

    Alam Md Iftekharul, Takaoka TsuyoshiA, Nguyen Tat Trung, Washida Kazuki, Tsukamoto Ippei, Waizumi Hiroki, Komeda Tadahiro

    日本物理学会 2018年秋季大会　2018年9月11日

  33. MoS2 FET へのTCNQ ドーピング効果

    鷲田一樹, 高岡毅, グエン タットル, アラム イフェクハルル, 塚本一平, 和泉廣樹, 米田忠弘

    日本物理学会2018年秋季年会　2018年9月11日

  34. 二硫化モリブデン伝達特性から観測される生体分子の吸着状態

    Nguyen Tat Trung, 高岡毅, 米田忠弘

    第8回分子アーキテクト二クス研究会　2017年11月4日

  35. 二硫化モリブデン原子薄膜電界効果トランジスターのチャンネルへの分子吸着と FET 特性変化

    塚本一平, 米田忠弘, 安藤淳, 高岡毅, グエン タットトルン, Ikram Hossain Mohammad, Alam Md Iftekharul

    第37回表面科学学術講演会　2017年8月19日

  36. Kondo Effect of Vanadyl tetrakis(thiadiazole)porphyrazine (VOTTDPz) on Au surface

    Hou Jie, Yu Wang, 高岡毅, 米田忠弘, 阿波賀邦夫

    日本物理学会第72回年次大会　2017年3月18日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 21

  1. 糖鎖構造の高選択的認識に向けた革新的二次元物質FETバイオセンサーの創製

    高岡 毅

    2026年4月1日 ～ 2030年3月31日

  2. MoS2原子層FETと単色光を利用した吸着分子の電子状態測定

    高岡 毅

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

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    単層でもバンドギャップを有する遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）は、究極の薄さをもった半導体デバイスとして無限の可能性を秘めている。数ある応用分野の中でもFET（電界効果トランジスタ）のチャンネル部分として利用すると、表面/体積比が非常に大きいために表面への分子の吸着が原子層自体の性質に大きく影響するので、非常に感度の高いセンサーとしての利用が期待され、これまでにセンシングの報告がなされてきた。そして、分子がTMDC表面に吸着することによって電気信号（電流）が変化し、分子検出感度も高いことがわかってきた。そこで、新たに、単色化した光を照射したときに観測される光応答電流を測定することを目指して実験を行なった。分子吸着によってTMDCチャンネルに流れるドレイン電流（Id）が変化することが観測される。しかし、その変化からは、分子吸着によってIdが増加すればそれは分子がTMDCに対してドナーとしての性質を持つ、Idが減少すればアクセプターとしての性質を持つ、ことがわかるのだが、分子種の特定は難しい。そこで、分子を吸着させたTMDC-FET表面に光を照射したときに検出されるドレイン電流の増加（ΔIphoto）を測定することによって分子を特定する。このΔIphotoを検出するためには、照射した光によって励起されて生成した正孔もしくは電子がチャンネルの価電子帯、もしくは伝導帯に流れ込む必要がある。現在のところ、TMDCの中でも非常に大気中で安定であることが知られている二流化モリブデン（MoS2）をチャンネル部分とした試料を作成し、その表面に銅ナフタロシアニン（CuNPc）を吸着させた時のΔIphotoの観測を試みた。昨年行った銅フタロシアニン（CuPc）の結果と比べてはっきりとした差が見られたことから、分子による違いを検出することが出来たと考えられる。

  3. MoS2原子層FETと単色光を利用した吸着分子の電子状態測定

    高岡 毅

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2022年4月 ～ 2025年3月

  4. 局所振動分光を利用した水素結合顕微鏡の開発

    米田 忠弘, 道祖尾 恭之, 高岡 毅

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2017年6月30日 ～ 2019年3月31日

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    振動分光は分子分析の主要な手段であるが、分子の官能基の同定だけでなく、結晶の結合評価にも非常に重要な手法である。例として、水素結合を考える。水素結合(HB)は分子集合体の構造形成に非常に重要な役割を果たし、有機分子の結晶、超分子の形成から生体分子の集合体の形成についても決定的な要因となる。本研究では局所プローブを用い原子分解能を持った水素結合を可視化するために、局所分光法である非弾性トンネル分光（IETS）手法に注目し、水素結合由来のO-H伸縮モードのエネルギーを原子スケールの空間分解能で検知することに成功した。水素結合の空間マッピングが高い信頼性を持って実現できた。

  5. 単分子スピンラベルと走査トンネルスピン分光を用いた酸化物表面欠陥の触媒機構解明

    米田 忠弘, 道祖尾 恭之, 高岡 毅

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2016年4月1日 ～ 2019年3月31日

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    表面で起こる化学反応、例として触媒反応においては、格子欠陥など特異な部位の寄与が大きい。表面原子に占める欠陥の割合は僅かであり、必要な情報を得ることは困難である。STM像観察、STS測定に比較してスピンの空間分布測定は遥かに微弱な変化を捉えることが可能で、欠陥のラジカルや、分子の反応素過程における化学状態の変化を明瞭にすることが可能である。これはすでにマクロスケールの化学分析ではESRやNMRを用いて実証されている。本研究では近藤ピーク検出によるスピン存在を検知する手法と、スピン偏極STMの２つの方法を並行して用い、単一分子のスピンの化学変化に伴う挙動を解析した。

  6. 単一分子磁石・基板の接合界面におけるスピンダイナミクス

    米田 忠弘, 道祖尾 恭之, 高岡 毅

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関：Tohoku University

    2013年6月28日 ～ 2018年3月31日

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    分子の組織化とそれによる機能創製の土台となる表面の設計と計測・物性制御が目標とし、特に分子スピンと分子電流の相互作用の学理探求と、その応用展開を目指し研究を行った。成果として、磁性分子における単一スピン物性評価手法として、近藤共鳴を用いた検出手法を開発、脱水素化による２層ポルフィリン・テルビウム錯体を用いた単一分子磁石特性のON/OFFに成功し、また銅コロール分子のスピンの空間分布を可視化した。原子レベルで磁気特性を測定可能なスピン偏極走査トンネル顕微鏡（SP-STM）の手法を開発、ナノ磁性材料に関する最も重要な特性である磁気異方性エネルギー（MAE)をナノ構造と同時に可視化・測定に成功した。

  7. 分子ナノテクノロジーを利用した絶対不斉合成

    高岡 毅, 北山 隆

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2013年4月1日 ～ 2015年3月31日

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    現在合成されている有機化合物の多くには、4つの異なる官能基が結合した炭素原子が含まれ、そのために目的の有機化合物だけでなく、結合の順序は同じであるが構造が鏡像となっている異性体も合成されてしまう。そこで、反応の原料となる分子の速度を大きくする技術とナノテクノロジー分野の技術を利用して, 目的とする有機化合物のみを合成するための新しい手法を開発しようと試みた。この研究の結果、原料分子の速度を十分にコントロールできることがわかった。そして、反応の結果生成した分子を検出するために必要な技術を調べることができた。この新たな手法を応用する段階に到達できたと考えられる。

  8. 固体表面における分子摩擦の研究 競争的資金

    高岡 毅

    提供機関：JSPS

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    2009年6月 ～ 2011年3月

  9. 局所プローブによるナノリンク分子架橋系の分子物性の解明

    米田 忠弘, 高岡 毅, 道祖尾 恭之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

    研究機関：Tohoku University

    2005年 ～ 2009年

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    分子の多彩な構造・電子状態・修飾部位の付加などの特徴を生かした単一分子を流れる電流の特性に期待が集まるが、多くの基礎的な理解がなされていない。本研究では、アルカンチオール自己組織化膜と呼ばれる試料を選び、分子の一方の端は大きな金電極に、他の端はトンネル顕微鏡の探針を用いた1原子単位の微小電極に接合したデバイスを作り、その間に流れる電流の精密計測と計算シミュレーションを組み合わせて、伝導経路の解析に成功した。

  10. 表面反応過程における分子の運動エネルギー散逸についての研究

    高岡 毅, 米田 忠弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2006年 ～ 2007年

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    平成18年度は、設計および製作した超音速分子線技術、およびそれらを超高真空装置に設置するための部品を利用して、表面拡散の実験を行った。低温に保った清浄な白金表面にごく少量の一酸化炭素を吸着させた後に、運動エネルギーを制御したネオン原子およびアルゴン原子を照射した時の赤外分光スペクトルの変化から一酸化炭素の拡散を調べた。その結果、拡散の活性化エネルギーを測定することができた。 平成19年度にはさらに、衝突誘起拡散を利用して拡散中の運動エネルギーの緩和のメカニズムを明らかにするための実験を行うことができた。その手法と結果は以下の通りである。あらかじめ一酸化炭素分子を吸着させておいたステップ面に運動エネルギー制御した希ガス原子を照射する。希ガス原子の一部は一酸化炭素分子に衝突し、運動エネルギーを与える。一酸化炭素分子は表面上を動き始めるが、摩擦係数が非常に大きいと一酸化炭素分子はすぐに運動エネルギーを失い、すぐに止まってしまう。一方、摩擦係数が小さい場合は、一酸化炭素分子の運動エネルギーは減衰しにくく遠くまで動くことができる。よって、希ガス原子照射後の一酸化炭素分子分布から摩擦係数を知ることができる。ただし、衝突によって一酸化炭素分子が得ることのできる運動エネルギーや移動方向は、衝突時の希ガス原子と一酸化炭素分子の幾何学的な関係に依存するので、分子動力学(MD)計算を行った上で、一酸化炭素分子の吸着位置分布から摩擦係数を得た。この手法で白金表面の上の一酸化炭素に働く摩擦係数を8x10^<12>sec^<-1>と見積もることができた。

  11. レーザー推進技術を利用した表面反応制御とそのSTM観測

    高岡 毅, 米田 忠弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2004年 ～ 2005年

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    本研究においては,レーザー推進技術を利用して作成した高速の原子・分子ビームを固体表面に照射することによって化学反応を制御することを試みる。したがって実験に必要な設備は、気体原子・分子導入部、レーザー推進装置、表面反応を追跡できる測定装置,固体試料の準備が可能な真空装置である。その中で新たに必要となる設備はレーザー推進装置とSTMである。 1.レーザー推進部:高速の原子・分子ビームを表面に照射して反応制御を行う。高速原子・分子ビーム作成に必要な設備は、レーザー光源、光路調整用のミラー、レーザー光収束用のミラー、ノズルの付いたガス封入用真空容器、気体原子・分子導入部である。 分子ビームの運動エネルギーは、レーザーを照射した時刻と超高真空装置内に設置した質量分析計に気体分子が到達する時刻との差で測定することができる。そのために必要なレーザー発射タイミングコントロール用の制御装置を準備した。 2.STM:超高真空装置内の試料表面に高速の分子を照射し、試料表面に生成した分子の種類、構造、位置などを測定する。したがって高速分子ビーム、赤外分光の赤外光、STMの走査範囲が重なっている必要があり、工夫を行った。また、STMを動作させるために中心的な役割を果たすのはピエゾ素子であるが、このピエゾ素子は、非常に振動を嫌う部品である。しかし、レーザー推進部で使用するポンプからの振動が予想以上に大きく、ピエゾ素子への振動を打ち消すための器具を新たに考案し、作成した。

  12. 極低エネルギーイオン・原子・分子ビームのケミカルアプリケーション

    高岡 毅

    2001年 ～ 2002年

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    近年、数十eV以下の極低エネルギーイオン・原子・分子ビーム照射が固体表面反応に大きな影響を持つことがわかってきた。粒子が表面に衝突したときにその運動エネルギーが表面上の分子に移動し、表面反応が誘起されるためである。超音速分子ビーム法およびイオンビーム法を用いてエネルギー制御した数百meVから数十eVの原子・分子を表面に照射し、表面反応制御を行うことが本研究の目的である。平成14年度は平成13年度に準備を行ったエネルギー制御機器を用いてエネルギー制御した分子を固体表面に照射し、引き起こされる現象を調べた。 (1)CO/H/Ni(100)表面 水素原子を飽和量吸着させたNi(100)表面にCOを供給するとCOはNi原子の直上位地に吸着する。この表面に2eVにエネルギー制御したXe原子を照射するとCOが、直上位置からNi原子二個にまたがる橋かけ位置に移動することがわかった。エネルギー制御した原子衝突により分子の吸着位置が変化する現象を見出すことができた。 (2)NH_3/H_2O/Pt(111)表面 Pt(111)表面上に作成した単結晶氷薄膜表面にアンモニア分子を供給すると氷の最表面に水素結合を介して吸着する。この表面にエネルギー制御したXe原子を照射すると、Xe原子の運動エネルギーが2eV以上ではアンモニア分子と水分子の双方が脱離するが、1-2eVでは、表面のアンモニア分子が氷内部に拡散することがわかった。照射原子のエネルギーにより分子の脱離と内部拡散を制御できることがわかった。

  13. 分子凝集体表面におけるエネルギー移動

    高岡 毅, 楠 勲, 佐々木 正洋, 山本 恵彦, 楠 勲, 高岡 毅

    2000年 ～ 2002年

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    分子凝集体表面は、自然界で起こる様々な現象と深いかかわりがあり、様々な原子・分子との相互作用を理解することは広く自然現象を理解し、さらに新しい反応経路を見出すことにつながる。とくに分子凝集体表面における原子・分子のエネルギー移動の理解は、分子凝集体表面における物質合成等と直接関連しており、非常に興味深い。赤外分光法(FTIR)、昇温脱離分光(TDS)、および操作プローブ顕微鏡を用いて、分子凝集体表面におけるエネルギー移動に関する以下の成果を得た。 (1)Pt(111)表面上に水分子を4-20層程度成長させた水分子凝集体表面においてアンモニア分子は水分子凝集体表面の水素原子と水素結合を介して吸着する。加熱したときの赤外分光スペクトルの詳細な観測により、(a)アンモニア分子の一部が水分子凝集体内部を拡散してPt(111)表面に到達することを確認し、(b)水分子凝集体表面と水分子凝集体-Pt(111)界面におけるアンモニア分子のポテンシャルエネルギー差を求め、(C)水分子凝集体膜厚が増加するにつれてアンモニア分子が拡散しやすい粒界の面積が減少することを見出した。 (2)仕事関数の減少に伴って表面吸着層におけるメタン分子の直接解離反応が抑制されること、および仕事関数の増大に伴って促進されることを見いだした。これは、真空への電子の拡がりが変化したためにポテンシャル障壁が変化することを示唆するものである。さらに、このことを操作プローブ顕微鏡を用いた微視的計測により確認した。

  14. 超音速分子線を利用した表面反応マニピュレーション

    楠 勲, 高岡 毅

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2000年 ～ 2001年

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    固体表面における気体分子の化学反応は、触媒化学、半導体デバイス作成など、実用面で非常に重要である。この表面反応に、気体分子の運動状態(並進、振動エネルギー、運動量、入射角度、入射方位)がどのように影響するのかを明らかにし、さらに気体分子の運動状態を制御することによって、表面反応を操る技術の開発を試みることが研究の目的である。以下に示すように、表面吸着種の反応に対する気体分子運動エネルギーの効果を調べることが出来た。 本研究では、運動状態を制御した気体分子の衝突によって、表面反応を操る技術の開発を試みた。気体分子運動状態を制御するために超音速分子線作成装置、表面反応を追跡するために高感度反射吸収赤外分光(FTIR)装置を使用した。表面からの脱離生成物は、質量分析計を用いた。実験は、水素(H)、およびCOを吸着させたNi(100)表面(CO/H/Ni(100))に、運動エネルギーを制御したXe原子を照射することによって行った。Xe運動エネルギーが0.5eVの場合、CO/H/Ni(+100)表面に変化は無かった。ところがXe運動エネルギーが約1.0eVになると、COが脱離すると同時に吸着状態を変化させることがわかった。これは、照射したXe原子がCOを表面からたたき出すと同時に、表面構造が変化しCOの吸着位置が変化したためである、と解釈された。衝突する気体分子の運動状態を制御することによって、表面反応の最も単純な素反応である脱離反応、および、表面構造変化を制御することが出来た。本研究の成果を元に今後は、さらに複雑な合成反応を制御する方法の開発へと展開して行きたい。

  15. 分子線による表面反応新機構解明へのアプローチ

    高岡 毅

    1999年 ～ 2000年

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    現在、固体表面でおこる化学反応(表面反応)は、触媒化学工業、半導体産業など多くの分野において中心的な役割を果たしており、応用面からも表面反応を理解することがますます重要になってきている。表面反応が起こるプロセスにおいて、まず気体分子は外部から表面に近づき、表面に衝突し、そして吸着する。この表面における衝突過程が表面反応に大きな影響を持っており、表面反応機構を原子レベルで解明するためには、衝突の効果を考慮する必要がある。研究の目的は、表面反応新機構と考えられる衝突過程の効果を明らかにすることである。 実験は、超音速分子線の技術を用いて並進・振動エネルギーを独立に制御した気体分子を試料表面に照射し、形成された表面吸着種や脱離生成物を観測する、という手順で行った。気体分子の運動エネルギーを制御するための分子線作製装置、表面吸着種の吸着状態を調べるための赤外分光装置、脱離生成物を検出するための質量分析計を用いた。 あらかじめ水素を飽和量吸着させておいたニッケル表面にさらにCOを吸着した表面を作成し、そこにキセノン原子を照射するとCOの吸着位置の変化することがわかった。キセノン原子との衝突によりCOが得たエネルギーは、COの脱離、解離、振動励起など様々なプロセスを引き起こすために消費される可能性があるが、COの拡散に利用されたと考えられる。ただし、水素が吸着した表面ではCOは吸着位置が変わらないと考えられるので、キセノン原子との衝突でCOが水素原子を取り除いた上で拡散する、という複雑なプロセスが引き起こされていることがわかった。

  16. 反射高速電子回折と組み合わせた全反射角軟X線分光法の開発

    高見 知秀, 井野 正三, 高岡 毅, 楠 勲

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B).

    研究機関：Tohoku University

    1999年 ～ 2000年

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    研究分担者の井野は、反射高速電子回折(RHEED)パターンを観測中に試料から全反射角方向に放出されている特性X線をエネルギー分析することで、わずか1原子層程度の金属薄膜からの信号を検出できることを発見し、この測定法を反射高速電子回折-全反射角X線分光法(RHEED-TRAXS)と名付けた。このRHEED-TRAXSは、固体表面の構造をRHEEDで観測できると同時に表面の元素の特定が出来るだけでなく、さらに電子線入射角度やX線取り出し角を変化させることで表面の元素の深さ分布を解析する事まで出来る画期的な表面測定法である。本研究は、軟X線領域でのTRAXSすなわち全反射角軟X線分光法(TRASXS)を開発し、RHEED-TRASXS法が表面化学測定において有効な手法であることを示し、本測定法の実用化を示唆する事を目的とする。 11年度は、軟X線分光装置を当研究所内工場で作製した。この装置では、不等間隔回折格子で軟X線をプリズムのように分解して、マルチチャンネルプレートに導入してその背面の蛍光板上に現れたスペクトルをCCDカメラで取り込むようになっている。しかし、今回作製した装置ではRHEED-TRASXSの測定には検出感度が足りない事が判明したので、検出するCCDカメラを真空槽内に設置した改良型装置を作製する事にした。 12年度は、分光した軟X線を直接検出するCCDカメラを購入し、これを真空槽内に設置した改良型軟X線分光装置を当研究所内工場で作製した。これにより、前年度よりも検出感度を向上させることに成功した。しかし、本分析法では表面敏感になればなるほど制動放射による白色X線がスペクトルのバックグラウンドに乗ることがわかった。この問題を解決することにより、本装置の実用化への芽がでることになる。

  17. 準安定酸素・窒素励起種ビームによる表面酸化・窒化反応の研究

    楠 勲, 高岡 毅, 高見 知秀

    1998年 ～ 1999年

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    本研究は、準安定励起種を超高真空下の清浄固体表面に照射し、その表面の酸化・窒化反応の過程を調べることを目的とした。 平成11年度は、熱励起したエチレン分子線をシリコン(100)表面に照射したときの炭化反応をX線光電子分光法(XPS)で観察して、分子線照射中心では黒鉛が形成されるのに対して分子線照射近傍では炭化珪素が成長している事がわかった。これは、固体表面における気体との化学反応が気体の供給濃度(フラックス)に依存することを示している。更にこの表面を反射高速電子回折法(RHEED)で詳しく分析し、結晶成長過程を調べた。これは、次世代のシリコンカーバイドを利用したデバイス素子への応用研究という点からも重要である。またダイヤモンドやアルミニウムの表面に窒素イオンビームを照射した際に形成される窒化膜についてもXPS観察を行い、更に電子顕微鏡(SEM)や原子間力顕微鏡(AFM)で表面形態を観察すると共に、電子励起発光についても研究を行った。 更に本年度は、励起種ビーム源と超高真空槽を接続するための差動排気真空槽と円筒鏡型電子エネルギー分析器を当研究所内工場で作製した。

  18. 固体表面における異種分子間光化学反応機構の研究

    高岡 毅

    1997年 ～ 1998年

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    本研究では、固体表面における光化学反応機構の解明と新たな反応の発見を目標としている。表面反応としては触媒反応とも関係のある2分子反応を考える。2分子間で起こる光化学反応では、少なくとも一方の分子が光励起されるが、本研究では、もう一方の分子を超音速分子線の技術を用いて運動エネルギーを励起することにより、詳しく反応機構を調べ、さらに新たな反応の発見を目指した。 反応に関与する2分子の一方を光で励起し、もう一方の運動エネルギーを超音速分子線で励起するが、まず、各励起について知る必要がある。とくに後者の、運動エネルギーを励起した分子と固体表面の反応については、研究例が非常に少ない。そこで、まず、超音速分子線技術を用いて作成した分子と固体表面の吸着反応を調べた。半導体産業において重要なシリコン表面窒化反応に関連してSi(100)表面におけるNH_3分子の吸着について実験を行った。 Si(100)清浄表面にNH_3分子を照射するとNH_3分子がNH_2とHに解離して吸着する。表面が100K程度の低温の場合はSi(100)表面におけるNH_3分子の吸着確率は1.0であるが、温度が上がるにつれて吸着確率が減少することが明らかになった。表面温度が300Kでは吸着確率が0.9であるのに対し、600Kでは0.4と減少する。こういった実験結果を考察することにより、分子は表面に照射されると一旦表面近傍の準安定状態に捕捉され、その後に吸着状態に入ること、またそれら状態間のエネルギー関係などを明らかにした。 超音速分子線技術を用いて作成した分子と固体表面の反応について調べた上で、次の段階として目標とした、光励起と運動エネルギーの励起を同時に行う実験を行う予定であったが、残念ながら運動エネルギーの励起に関する実験を行うにとどまった。

  19. ヘリウムビームによる反応表面構造解析装置の開発

    楠 勲, ランゲ ハイコ, 高岡 毅

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    1995年 ～ 1997年

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    本研究の目的は、超音速分子線技術を表面研究に応用し、表面反応や分子線エピタキシ-で作製された表面の構造をその場で観測できる装置を開発することであった。具体的には、基板表面に入射する分子の持つエネルギーをコントロールすることにより表面反応を制御すると同時に、ヘリウムビーム散乱でその特性を調べることの可能な装置の開発を最終的な目標としていた。 製作した装置は、大きく分けて、分子線作製装置、試料位置制御用マニピュレーター、回転型質量分析計(二段の差動排気系を含む)、そして真空装置本体および排気系からなる。分子線作製装置はこれまでの経験をいかしたもので、3段の差動排気、入射分子運動エネルギーのコントロール、ともに問題なく動作している。試料位置制御用ゴニオメーターについては、我々が開発した真空用ステッピングモーターを使用したことにより、ヘリウムビーム散乱を行う場合に必要な試料の高精度制御を実現した。回転型質量分析はバックグランドガスを除去するために設置した二段の差動排気系とともに試料の周りを回転できるよう設計した。 以下の実験を行い、製作した装置がほぼ目標としていた性能を持つことを確認した。1.ヘリウム原子回折実験を行った。ヘリウムビームを結晶表面に照射したときに散乱されるヘリウム原子強度の角度分布において、Lif(100)表面構造を反映したパターンを観測した。ヘリウムビームによる表面構造解析が可能てらあることが確認できた。2.Ni(100)表面上でヘリウムビーム鏡面反射強度が、表面吸着の被覆率を反映して減少する現象を観測した。3.FTIRを用いてNi(100)表面に吸着した単原子層以下のCOおよびNH_3を検出した。

  20. 水素結合型分子クラスターの固体表面衝突による分解反応

    楠 勲, 高岡 毅

    1995年 ～ 1995年

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    本研究では、純エチレンと純アンモニアガスを用いてノズルビームを作成し、室温でのSi(100)表面に照射した。ビーム中にはこれらのガス分子のクラスターが含まれている事が質量分析計で確認できた。室温のSi表面上でエチレンおよびアンモニア分子が化学吸着することは昇温脱離法で確かめられた。また、吸着した化学状態をX線光電子分光(XPS)でも調べる事が出来た。ガスフロー法では、これらの分子は室温表面にあまり吸着しない事から、クラスターを含む分子線照射によって吸着が促進された可能性がある。エチレン分子は非解離でSi(100)表面に化学吸着することが定説であるが、本研究ではClsのXPSスペクトルから一部解離吸着している可能性もある。クラスターの持つ運動エネルギーが寄与していることが十分に考えられる。これらの点は今後、実験を継続して明らかにしてゆく予定である。 さらに、Si表面の温度を上げ、エチレンとアンモニア分子線照射による表面の炭化反応と窒化反応の研究を行った。反応の進行状態をいろいろの表面温度においてXPS法を用いて追跡した。表面温度や露出時間を変えると、ls電子の結合エネルギーにシフトがみられ、炭素や窒素原子の化学状態が異なる事が見て取れる。室温での吸着では、いずれもHが結合した分子の状態であるが、600℃以上の高温ではHは分解脱離して表面上では留まっていない。したがって、Si-CやSi-Nの状態を反映したXPSスペクトルが得られた。 この実験によって、エチレンやアンモニアなどの水素結合による分子クラスターと固体表面の相互作用を研究する端緒を開いた。

  21. 分子線の運動・振動エネルギーが表面反応に及ぼす効果

    楠 勲, 高岡 毅

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)

    研究機関：TOHOKU UNIVERSITY

    1993年 ～ 1994年

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    気体分子と固体表面との反応機構を研究するために,新たに分子線装置を作成し,複合表面分析装置と接合した。これによって分子線と反応した表面試料を大気に曝すことなく,表面分析ができるようになった。本研究では,主としてシリコン表面の炭化および窒化反応について詳しく調べた。 炭化反応については,エチレン分子線をシリコン表面に照射し,X線光電子分光(XPS),低速電子回折(LEED)などの方法で研究した。この場合の炭化反応は600℃以上で起ることが観測された。炭化初期には,シリコン表面に炭素原子が規則的に配列するのがLEEDパタンから観測された。シリコン炭化膜が成長する過程では,表面に付着した炭素原子と固体内部から拡散してきたシリコン原子が表面で反応する。低温領域ではシリコンの拡散が律速になり,炭素過多な結合の乱れたシリコン炭化層ができる。逆に,シリコン原子の内部からの拡散の激しい高温領域では,シリコン過多な炭化層を形成しながら進む。エチレン分子線による炭素原子の供給と内部からのシリコン原子の供給がバランスするところで膜成長は最大になり,SiとCの組成比が1:1に近いSiC膜ができる。本実験条件下では680℃が最適であった。窒化反応はN_2^+イオンビームを室温のシリコン表面に照射して調べた。100‐1000eVの範囲でイオンの運動エネルギーを変化させ,窒化膜の形成過程をXPSで追跡した。イオン照射量の増加につれて,シリコン原子に結合する窒素原子数が増加し,やがて飽和する様子がXPSスペクトルの解析から得られた。低エネルギーイオン照射による生成膜の組成は化学量論的なSi_3N_4に近いが,高エネルギー側では欠陥の発生による不飽和な結合が生じ,組成比から期待されるSi-N結合のXPSスペクトルは得られなかった。この欠陥は高温でのアニーリングによってかなり解消されることもXPSスペクトルから判った。

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