修 士 論 文 の 和 文 要 旨
電気通信大学
大学院 電気通信学研究科 博士前期課程 量子・物質工学専攻
氏 名
渡 和久
学籍番号0333052
論 文 題 目
ポーラスゴールド基板上の
4
He吸着膜の界面摩擦
こ れ ま で に 我 々 の 研 究 室 で は 非 金 属 で あ る ヘ ク ト ラ イ ト 基 板 と グ ラ フ ォ イ ル 基 板 上 の
4
He吸 着 膜 の 界 面 摩 擦 の 性 質 を 調 べ て き た 。 金 属 基 板 で は 非 金 属 基 板 と 異 な り 基 板 中 の 伝
導 電 子 に エ ネ ル ギ ー を 受 け 渡 す 電 子 摩 擦 の 寄 与 が あ る と 考 え ら れ て い る 。そ こ で 非 金 属 基
板 と 金 属 基 板 の 比 較 の た め ポ ー ラ ス ゴ ー ル ド 基 板 上 の4
He吸 着 膜 の 界 面 摩 擦 に つ い て 研 究
を 行 っ た 。こ の 基 板 は 多 孔 体 の 金 基 板 で あ り 、平 ら な 金 基 板 と 比 べ 約 20倍 の 有 効 な 表 面 積
を 持 っ て い る 。 界 面 摩 擦 の 測 定 に は 水 晶 マ イ ク ロ バ ラ ン ス (Qartz Crystal
Microbalance;QCM)法 を 用 い た 。QCM法 で は 共 振 周 波 数 の 上 昇 に よ り 界 面 摩 擦 の 低 下 を 測 定
す る 。
我 々 は4
He吸 着 膜 の 導 入 量 と 基 板 の 振 幅 を 変 化 さ せ な が ら 共 振 周 波 数 の 温 度 変 化 を 測 定
し た 。図 1に 導 入 量 ご と の 共 振 周 波 数 変 化 を 測 定 し た 結 果 を 、図 2に 基 板 の 振 幅 を 変 化 さ せ
た と き の 共 振 周 波 数 変 化 を 示 す 。 以 下 に こ れ ら の 測 定 よ り 得 ら れ た 結 果 を 示 す 。
(1)4
He導 入 量 1層 完 結 (11.5atoms/nm2)に 対 応 す る4
He導 入 量 付 近 に お い て 、 温 度 Ts以 下 で
界 面 摩 擦 の 低 下 に よ る 共 振 周 波 数 の 上 昇 が 観 測 さ れ た 。さ ら に 導 入 量 が 増 す に つ れ 温 度 Ts
は 低 温 側 に 変 化 し た 。
(2)4
He導 入 量 32.0atoms/nm2
以 上 で は 、 温 度 Tsで の 界 面 摩 擦 の 低 下 と と も に 温 度 Tcに お い
て 超 流 動 転 移 に よ る 共 振 周 波 数 の 上 昇 が 同 時 に 観 測 さ れ た 。
(3) 4
He導 入 量 2層 以 上 (11.5atoms/nm2
)に お い て 、 基 板 の 振 幅 を 大 き く す る に つ れ 界 面 摩
擦 の 低 下 が 大 き く な り 周 波 数 の 上 昇 量 が 増 加 し 、界 面 摩 擦 の 変 化 に 振 幅 依 存 性 が あ る こ と
が 見 出 さ れ た 。
上 記 3つ の 結 果 は ヘ ク ト ラ イ ト 基 板 と は 異 な る が 非 金 属 基 板 の グ ラ フ ォ イ ル 基 板 に お い
て 同 様 の 結 果 が 得 ら れ て い る 。ポ ー ラ ス ゴ ー ル ド と グ ラ フ ォ イ ル 基 板 の 界 面 摩 擦 の 振 る 舞
い は 基 板 が 平 坦 で あ り 、4He吸 着 膜 が 同 様 の 層 構 造 を し て い る こ と に よ る と 考 え ら れ る 。
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He吸 着 膜 の 界 面 摩 擦 は 基 板 の 非 金 属 と 金 属 の 違 い よ り も 、 基 板 上 の 膜 構 造 が 重 要 で あ る
こ と が 明 ら か に な っ た 。
図 １ ． 4He吸 着 膜 導 入 量 ご と の 周 波 数 変 化 。 図 2． 基 板 の 振 幅 ご と の 周 波 数 変 化 。
図 中 の 数 値 は 4He導 入 量 で あ り 単 位 は 4He導 入 量 は 12.5atoms/nm2。
atoms/nm2。 図 中 の 数 値 の 単 位 は nm。
