京都大学ELCAS(エルキャス)

平成27年度以前のレポート

化学

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実習指導

八田 振一郎(表面化学研究室 助教)

チューター

越田 裕之  (表面化学研究室)
野島 伝太  (表面化学研究室)

ボランティア

なし

実施場所

吉田キャンパス 北部構内 理学研究科6号館 272/280/065号室

実習内容

表面科学の基礎を、座学と実験の両面から体験した。
初めに、講師が表面科学の基礎(歴史背景、結晶構造、表面超構造など)を説明した。その後、面方位の異なるシリコンウェハーを劈開する実習を行い、シリコン結晶と表面の対称性が劈開に及ぼす影響を体験した。電子の波動性による回折現象に関する説明を行った後、実験室に移動し、あらかじめ超高真空槽中に取り付けておいたシリコン(111)を加熱し、(7×7)表面超構造を作製した。その後、低速電子回折法を用いて、表面超構造による回折スポットを観察した。さらにシリコン表面にインジウム原子を蒸着し、表面構造の変化を観察した。

座学の様子
座学の様子

 劈開実習の様子
劈開実習の様子

電子回析実習の様子
電子回析実習の様子


受講生の感想

  •  今回は表面化学についてでした。聞いたことのない分野でしたが講義を聞くとこの分野の魅力を感じることができました。そして実際にシリコンの劈開や表面の回折を見てみました。シリコンの結晶構造は面白いものだと思いました。
  •  来る途中で少し劈開面について調べてみて、それだけでは難しく不安だったが、先生の説明を自分で体験することで、結晶の割れやすさ、回折模様について少しではあるが理解できた。もっと時間があれば自分たちで思考錯誤しながら回折模様を見れたと思うとそのことが少し心残りだが楽しめてよかった。ありがとうございました。
  •  ケイ素の単体を見ることも触ることも初めてだったが、とても楽しかった。大きな装置を使っての観察をふつうならすることがなかったし、初めて扱った機械もありとても貴重な機会だと思うし、今回同じグループになった子たちと協力して作業を進めることができた。
  •  今回は原子の配列による劈開のしやすさなど、実体験として理解しやすかったものに加えて、電子回折パターンの観察のように、ある程度理論を頭に入れて学ぶべきもの(一般的な感覚のみでは理解できないもの)に触れることができ、ELCASならではの貴重な体験をすることができた。また、普段使っている教科書では決して見ることのない「表面」という概念に対しての実習であったので、とても新鮮な気持ちで学ぶことができ楽しかった。
  •  シリコン板に線を入れて軽く割れるのが面白かったです。光り方が条件によってとても変わるのも見られて楽しかったです。学校ではしない事がたくさんできたのでとても楽しかったです。
  •  今回は、実習を二つやりました。一つ目の実習はシリコンの劈開で、線を入れると簡単に割れるのにも驚きましたが、シリコンの面の違いでシリコンを割ることのできる方向も異なり驚きました。二つ目の実習ではシリコンの表面の構造と、その表面にインジウムを付けたときの構造を見ましたが、インジウムがシリコンの表面についてそのまま温度を上げると規則のある配列になるのに驚きました。
  •  今回はシリコン(Si)の劈開と表面の二本立てでした。劈開については、(001)面と(111)面の構造をモデルで確認した後、実際に切ってみて確かめたので理解しやすかったですし、楽しかったです。(111)面については思った通りにはいかず、疑問が湧きました。また回折を利用して表面の構造を見るというのは、ふつうは見れないものを見れるという点で素晴らしいと思いました。加熱をすると配列が変わるというのについては詳しく調べたいと思います。
  •  シリコンの4本手があるという性質で、結合の形が決まって、それがほかの物質と違う特性を生み出していると分かった。
  •  本日は大変貴重な体験をさせていただき、ありがとうございました。シリコン(001)と(111)の劈開の様子がとてもおもしろく、同じ物質でも表面の違いで大きくかわることに驚きました。その後の地下での実習では、様々な模様が見られて、原子の存在をこんなにも身近に感じることができたのは、初めてだと思います。また、一つ一つこと細かにご説明くださったので、楽しく、そしてとても濃い4時間だったと思います。本日は本当ににありがとうございました。

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