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光電子分光

索引 光電子分光

光電子分光(こうでんしぶんこう、photoemission spectroscopy)とは、固体に一定エネルギーの電磁波をあて、光電効果によって外に飛び出してきた電子(光電子とよばれる)のエネルギーを測定し、固体の電子状態を調べる方法である。 測定対象となる物質は主に金属や半導体であり、絶縁体はチャージアップの関係から測定には不向きである. カイ・シーグバーン (Kai M. Siegbahn) は高分解能光電子分光法の開発で1981年のノーベル物理学賞を受賞している。.

34 関係: 反射高速電子線回折奈良先端科学技術大学院大学低速電子線回折ノーベル物理学賞チャージアップバンド構造分光法エネルギーカイ・シーグバーングラファイトシンクロトロン放射光元素光電効果光電子固体状態密度紫外光電子分光法紫外線真空物性物理学遷移元素角度分解光電子分光超伝導電子電子状態電磁波電荷密度波SPring-8X線X線光電子分光X線管放射光1981年

反射高速電子線回折

反射高速電子回折(はんしゃこうそくでんしかいせつ)(Reflection High Energy Electron Diffraction、RHEED(あーるひーど))とは電子回折法の一種であり、物質の表面状態を調べる技術の一つである。.

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奈良先端科学技術大学院大学

記載なし。

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低速電子線回折

低速電子線回折(ていそくでんしせんかいせつ、、)は電子回折法の一種であり、電子を試料に照射し、それが回折される様子を観察することで、固体の表面構造を解析する技術である。利用される電子のエネルギーが低い(20 - 200 eV)点で、同じ原理を用いた分析法である反射高速電子線回折()(数 - 100 keV)と区別される。.

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ノーベル物理学賞

ノーベル物理学賞(ノーベルぶつりがくしょう、Nobelpriset i fysik)は、ノーベル賞の一部門。アルフレッド・ノーベルの遺言によって創設された6部門のうちの一つ。物理学の分野において重要な発見を行った人物に授与される。 ノーベル物理学賞のメダルは、表面にはアルフレッド・ノーベルの横顔(各賞共通)、裏面には宝箱を持ち雲の中から現れた自然の女神のベールを科学の神が持ち上げて素顔を眺めている姿(化学賞と共通)がデザインされている。.

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チャージアップ

チャージアップ(charge up)は、SEMあるいはESCAなどで絶縁体試料を測定している際、サンプルが帯電し適切な結果が得られなくなる現象のことである。 SEMでは、サンプルに電子線を照射して発生する2次電子を観測している。したがって、サンプル表面からは常に電子が失われ続けるため、徐々に正に帯電する。この電場の影響によって、像が白く浮き上がってみえてしまう。 ESCAでは、サンプルにX線を照射して発生する光電子を観測している。したがって、SEMの場合と同様に徐々にサンプルが正に帯電する。これにより仕事関数が大きくなるため、光電子の運動エネルギーが小さくなり、結果得られる結合エネルギーのスペクトルは高エネルギー側にシフトしてしまう。 チャージアップを防ぐには、サンプルに金を蒸着して電通をよくする、電子銃を利用して中和する、などの方法がある。 Category:分析化学.

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バンド構造

バンド構造(バンドこうぞう、band structure)は、ポテンシャルや誘電率などの周期的構造によって生じる、波動(電子や電磁波など)に対する分散関係のことである。; 電子バンド構造; フォトニックバンド構造 他にも、フォノニックバンド構造やプラズモニックバンド構造などがある。 ---- 電子バンド構造(でんしバンドこうぞう、electronic band structure)は、結晶などの固体の中で、波として振舞う電子(価電子)に対するバンド構造のことである。.

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分光法

プリズムによる光線の波長分割 分光法(ぶんこうほう、spectroscopy)とは、物理的観測量の強度を周波数、エネルギー、時間などの関数として示すことで、対象物の定性・定量あるいは物性を調べる科学的手法である。 spectroscopy の語は、元々は光をプリズムあるいは回折格子でその波長に応じて展開したものをスペクトル (spectrum) と呼んだことに由来する。18世紀から19世紀の物理学において、スペクトルを研究する分野として分光学が確立し、その原理に基づく測定法も分光法 (spectroscopy) と呼ばれた。 もともとは、可視光の放出あるいは吸収を研究する分野であったが、光(可視光)が電磁波の一種であることが判明した19世紀以降は、ラジオ波からガンマ線(γ線)まで、広く電磁波の放出あるいは吸収を測定する方法を分光法と呼ぶようになった。また、光の発生または吸収スペクトルは、物質固有のパターンと物質量に比例したピーク強度を示すために物質の定性あるいは定量に、分析化学から天文学まで広く応用され利用されている。 また光子の吸収または放出は量子力学に基づいて発現し、スペクトルは離散的なエネルギー状態(エネルギー準位)と対応することが広く知られるようになった。そうすると、本来の意味の「スペクトル」とは全く異なる、「質量スペクトル」や「音響スペクトル」など離散的なエネルギー状態を表現した測定チャートもスペクトルとよばれるようになった。また「質量スペクトル」などは物質の定性に使われることから、今日では広義の分光法は「スペクトル」を使用して物性を測定あるいは物質を同定・定量する技法一般の総称となっている。.

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エネルギー

ネルギー(、)とは、.

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カイ・シーグバーン

カイ・シーグバーン(Kai Manne Börje Siegbahn, 1918年4月20日・ルンド – 2007年7月20日)は、スウェーデンの物理学者。1944年にストックホルム大学で博士号を取得し、1981年に光電子分光法の研究により、ニコラス・ブルームバーゲン、アーサー・ショーローとともにノーベル物理学賞を受賞した。シーグバーンは、高分解能の光電子分光法によって化学分析を行う手法を開発した。ウプサラ大学のオングストローム研究所で働いていた。 父親のマンネ・シーグバーンも1924年にノーベル物理学賞を受賞している。 Category:スウェーデンの物理学者 Category:スウェーデンのノーベル賞受賞者 category:ノーベル物理学賞受賞者 Category:ロシア科学アカデミー外国人会員 Category:ウプサラ大学の教員 Category:日本学士院客員 Category:ストックホルム大学出身の人物 Category:ルンド出身の人物 category:1918年生 Category:2007年没.

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グラファイト

ラファイト(graphite、石墨文部省『学術用語集 地学編』(日本学術振興会、1984年、ISBN 4-8181-8401-2、)の表記は「(1) セキボク、石墨【鉱物】 (2) 黒鉛【鉱石】」。、黒鉛)は、炭素から成る元素鉱物。六方晶系(結晶対称性はP63/mmc)、六角板状結晶。構造は亀の甲状の層状物質、層毎の面内は強い共有結合(sp2的)で炭素間が繋がっているが、層と層の間(面間)は弱いファンデルワールス力で結合している。それゆえ、層状に剥離する(へき開完全)。電子状態は、半金属的である。 グラファイトが剥がれて厚さが原子1個分しかない単一層となったものはグラフェンと呼ばれ、金属と半導体の両方の性質を持つことから現在研究が進んでいる。採掘は、スリランカのサバラガムワ、メキシコのソノラ、カナダのオンタリオ州、北朝鮮、マダガスカル、アメリカのニューヨーク州などで商業的に行われている。日本でも、かつて富山県で千野谷黒鉛鉱山が稼働していた。.

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シンクロトロン放射光

ンクロトロン放射光(シンクロトロンほうしゃこう、Synchrotron Radiation)とは、荷電粒子が磁場の中で加速されるとき放射される光(放射光)の一種であり、 特にシンクロトロンを用いて加速した場合に射出する光を指す。 シンクロトロン放射光の特徴は.

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元素

元素(げんそ、elementum、element)は、古代から中世においては、万物(物質)の根源をなす不可欠な究極的要素広辞苑 第五版 岩波書店を指しており、現代では、「原子」が《物質を構成する具体的要素》を指すのに対し「元素」は《性質を包括する抽象的概念》を示す用語となった。化学の分野では、化学物質を構成する基礎的な成分(要素)を指す概念を指し、これは特に「化学元素」と呼ばれる。 化学物質を構成する基礎的な要素と「万物の根源をなす究極的要素」としての元素とは異なるが、自然科学における元素に言及している文献では、混同や説明不足も見られる。.

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光電効果

光電効果(こうでんこうか、photoelectric effect)とは、外部光電効果と内部光電効果の総称である。単に光電効果という場合は外部光電効果を指す場合が多い。内部光電効果は光センサなどで広く利用される。光電効果そのものは特異な現象ではなく酸化物、硫化物その他無機化合物、有機化合物等に普遍的に起こる。.

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光電子

光電子(こうでんし、photoelectron)は、光電効果によって、光のエネルギーを吸収し、物質表面から外部に放出された自由電子と、固体の内部に留まるが励起されて伝導(光伝導)に寄与するようになった電子の総称である。また、光電子による電流を光電流と呼ぶ。.

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固体

固体インスリンの単結晶形態 固体(こたい、solid)は物質の状態の一つ。固体内の原子は互いに強く結合しており、規則的な幾何学的格子状に並ぶ場合(金属や通常の氷などの結晶)と、不規則に並ぶ場合(ガラスなどのアモルファス)がある。 液体や気体と比較して、変形あるいは体積変化が非常に小さい。変形が全く起こらない剛体は理想化された固体の一つである。連続体力学においては、固体は静止状態においてもせん断応力の発生する物体と捉えられる。液体のように容器の形に合わせて流動することがなく、気体のように拡散して容器全体を占めることもない。 固体を扱う物理学は固体物理学と呼ばれ、物性物理学の一分野である。また物質科学はそもそも、強度や相変化といった固体の性質を扱う学問であり、固体物理学と重なる部分が多い。さらに固体化学の領域もこれらの学問と重なるが、特に新しい物質の開発(化学合成)に重点が置かれている。 今まで知られている最も軽い固体はエアロゲルであり、そのうち最も軽いものでは密度は約 1.9 mg/cm3 と水の密度の530分の1程度である。.

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状態密度

固体物理学および物性物理学において、系の状態密度(じょうたいみつど、, DOS)とは、微小なエネルギー区間内に存在する、系の占有しうる状態数を各エネルギーごとに記述する物理量である。気相中の原子や分子のようなとは異なり、密度分布はスペクトル密度のような離散分布ではなく連続分布となる。あるエネルギー準位において DOS が高いことは、そこに占有しうる状態が多いことを意味する。DOS がゼロとなることは、系がそのエネルギー準位を占有しえないことを意味する。一般的に DOS とは、空間的および時間的に平均されたものを言う。局所的な変動は局所状態密度 (LDOS) と呼ばれ区別される。.

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紫外光電子分光法

紫外光電子分光法(しがいこうでんしぶんこうほう、ultraviolet photoelectron spectroscopy、略称: UPS)は、原子価領域の分子軌道エネルギーを決定するために行なわれる分析法。紫外線を吸収した分子によって放出される光電子の運動エネルギースペクトルを測定する。.

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紫外線

紫外線(しがいせん、ultraviolet)とは、波長が10 - 400 nm、即ち可視光線より短く軟X線より長い不可視光線の電磁波である。.

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真空

真空(しんくう、英語:vacuum)は、物理学の概念で、圧力が大気圧より低い空間状態のこと。意味的には、古典論と量子論で大きく異なる。.

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物性物理学

物性物理学(ぶっせいぶつりがく)は、物質のさまざまな巨視的性質を微視的な観点から研究する物理学の分野。量子力学や統計力学を理論的基盤とし、その理論部門を物性論(ぶっせいろん)と呼ぶことも多い。これらは日本の物理学界独特の名称であるが、しばしば凝縮系物理学に比定される。狭義には固体物理学を指し、広義には固体物理学(結晶・アモルファス・合金)およびソフトマター物理学・表面物理学・物理化学、プラズマ・流体力学などの周辺分野を含む。.

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銅(どう)は原子番号29の元素。元素記号は Cu。 周期表では金、銀と同じく11族に属する遷移金属である。英語でcopper、ラテン語でcuprumと言う。.

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遷移元素

遷移元素(せんいげんそ、transition element)とは、周期表で第3族元素から第11族元素の間に存在する元素の総称である IUPAC.

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角度分解光電子分光

角度分解光電子分光 (Angle-resolved photoemission spectroscopy、ARPES)とは、固体の逆格子中にある電子の分布(より正確には1粒子電子励起の密度)を直接的に観測する実験方法のことである。 ARPESは通常の光電子分光を改良したもので、通常はサンプルに軟X線を照射することで得られる光電子を調べる。 ARPESは固体表面の電子構造を最も直接的に調べる方法の1つである。 ARPESから、サンプル(通常は固体)の価電子の方向、速度、散乱過程についての情報が得られる。 つまり電子のエネルギーと運動量の両方の情報を得られ、バンド分散とフェルミ面を詳細に調べることができる。 X線ではなく紫外光を用いた場合のARPESは、ARUPS (angle-resolved ultraviolet photoemission spectroscopy)とも呼ばれる。.

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超伝導

超伝導(ちょうでんどう、superconductivity)とは、特定の金属や化合物などの物質を非常に低い温度へ冷却したときに、電気抵抗が急激にゼロになる現象。「超電導」と表記されることもある。1911年、オランダの物理学者ヘイケ・カメルリング・オンネスにより発見された。この現象と同時に、マイスナー効果により外部からの磁力線が遮断されることから、電気抵抗の測定によらなくとも、超伝導状態が判別できる。この現象が現れるときの温度は超伝導転移温度と呼ばれ、この温度を室温程度に上昇させること(室温超伝導)は、現代物理学の重要な研究目標の一つ。.

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電子

電子(でんし、)とは、宇宙を構成するレプトンに分類される素粒子である。素粒子標準模型では、第一世代の荷電レプトンに位置付けられる。電子は電荷−1、スピンのフェルミ粒子である。記号は e で表される。また、ワインバーグ=サラム理論において弱アイソスピンは−、弱超電荷は−である。.

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電子状態

電子状態(でんしじょうたい)または電子構造(でんしこうぞう)とは、物質(原子、分子なども含む)における電子の状態のこと。 「電子状態」「電子構造」に相当する英語としては、"electronic structure"、"electronic state(s)"、"electronic property" などがある。 電子状態間の遷移を電子遷移(でんしせんい)という。.

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電磁波

電磁波(でんじは )は、空間の電場と磁場の変化によって形成される波(波動)である。いわゆる光(赤外線、可視光線、紫外線)や電波は電磁波の一種である。電磁放射()とも呼ばれる。現代科学において電磁波は波と粒子の性質を持つとされ、波長の違いにより様々な呼称や性質を持つ。通信から医療に至るまで数多くの分野で用いられている。 電磁波は波であるので、散乱や屈折、反射、また回折や干渉などの現象を起こし、 波長によって様々な性質を示す。このことは特に観測技術で利用されている。 微視的には、電磁波は光子と呼ばれる量子力学的な粒子であり、物体が何らかの方法でエネルギーを失うと、それが光子として放出される。また、光子を吸収することで物体はエネルギーを得る。.

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電荷密度波

電荷密度波(でんかみつどは、charge density wave.、略称: CDW)とは鎖状化合物や層状結晶でみられる電子の秩序状態で、電子が濃淡を持つネバネバした液体のようにふるまうものである。CDWの中では電子は定在波様式を作っている。この波が全体として平行移動することで、CDWに参加している電子は高い相関を保ったまま集団的な電気伝導を担うことができる。これは超伝導体の集団的伝導と似ているが、CDW電流はとぎれとぎれに流れる特徴がある。その様はまるで蛇口からポタポタと滴る水滴である。以下の節で論じるように、電流が断続的になる原因は不純物によるピン止め効果、および、CDW中に生じる位相欠陥対の間の静電相互作用だと考えられている。 CDWは電子の波動性によって発生するもので、量子力学における粒子と波動の二重性の顕れの一つである。CDWが発生すると電荷密度は空間変調を生じ、周期的に電荷の濃い部分を持つようになる。これは互いに逆の運動量を持つ電子状態(波動関数)が混成することで作られた定在波である。ギターの弦に立つ定在波は互いに逆の方向に運動する二つの進行波が干渉したものだが、CDWも同じように考えることができる。 CDWは電荷密度の波であるだけでなく、結晶格子の周期ひずみ(超格子)をともなっている。CDW状態を取りうるのは擬一次元もしくは擬二次元の層状構造を持つ金属結晶で、前者は光沢のある細長いリボン状(NbSe3など)、後者は光沢のある平板状(1T-TaS2など)の物質である。 CDWの存在は1930年にパイエルスによって予言された。金属の伝導帯はフェルミ波数 の位置まで占有されており、そこでのエネルギーの値がフェルミエネルギー である。パイエルスによれば、一次元金属には にエネルギーギャップを形成することで電子系のエネルギーを低下させようとする不安定性がある。このようなギャップが開く上限の温度をパイエルス転移温度 という。 電荷密度ではなく、電子のスピンが空間的な変調を受けて定在波を形成した場合スピン密度波(spin density wave、SDW)と呼ばれる。SDWは上向きスピンと下向きスピンの二つのサブバンドそれぞれに生じたCDWが逆相で重ね合わされたものとみなすことができる。.

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SPring-8

上空より撮影したSPring-8サイト全景SPring-8蓄積リング棟(中央の円環状建物)および SACLA(左上方の直線状建物) SPring-8の蓄積リング棟。内部に円形加速器、各種ビームラインおよび実験設備がある。中央の小山は蓄積リングに囲まれた三原栗山。 SPring-8(スプリングエイト、Super Photon ring-8 GeV)は、兵庫県佐用郡佐用町光都一丁目1番1号、播磨科学公園都市内に位置する大型放射光施設。電子を加速・貯蔵するための加速器群と発生した放射光を利用するための実験施設および各種付属施設から成る。名前の8は電子の最大加速エネルギーである8GeVに因んでつけられた。.

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X線

透視画像。骨と指輪の部分が黒く写っている。 X線(エックスせん、X-ray)とは、波長が1pm - 10nm程度の電磁波のことを言う。発見者であるヴィルヘルム・レントゲンの名をとってレントゲン線と呼ばれる事もある。放射線の一種である。X線撮影、回折現象を利用した結晶構造の解析などに用いられる。.

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X線光電子分光

X線光電子分光(エックスせんこうでんしぶんこう)は、光電子分光の1種である。略称はXPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) または ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, エスカ)。サンプル表面にX線を照射し、生じる光電子のエネルギーを測定することで、サンプルの構成元素とその電子状態を分析することができる。他にもPES、PS等とも呼ばれる。.

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X線管

X線管とは、X線を発生させる電子管のこと。 フィラメント(カソード)を加熱することで発生した電子を、タングステンやモリブデンなどの金属(ターゲット、アノード)に衝突させることで連続X線(制動放射)と特性X線が発生する。.

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放射光

放射光(ほうしゃこう、Synchrotron Radiation)は、シンクロトロン放射による電磁波である。「光」とあるが、実際は、人工のものでは赤外線からX線、天然のものでは電波からγ線の範囲のものがあり、特に可視光に限定して呼ぶことは少ない。また、電磁波が放射される現象は他にも多くあるが、シンクロトロン放射による電磁波に限り放射光と呼ぶ。 シンクロトロン放射は、高エネルギーの電子等の荷電粒子が磁場中でローレンツ力により曲がるとき、電磁波を放射する現象である。「シンクロトロン(同期式円形加速器)」と名が付いているが成因を問わずこう呼ぶ。放射光と呼ぶのは人工のものであることが多い。.

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1981年

この項目では、国際的な視点に基づいた1981年について記載する。.

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光電子スペクトル光電子分光法

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