エルンスト・G・バウアー

エルンスト・バウアー
エルンスト・バウアー 2013
生まれる	(1928-02-27) 1928年2月27日（享年96歳） ドイツ
国籍	アメリカとドイツ
母校	ミュンヘン大学
知られている	低エネルギー電子顕微鏡の先駆者
受賞歴	ドイツ真空学会ゲーデ賞（1988年） アメリカ真空学会メダルド・W・ウェルチ賞（1992年） アメリカ物理学会デイヴィソン・ガーマー賞（2005年）
科学者としてのキャリア
フィールド	物理
機関	アリゾナ州立大学

エルンスト・G・バウアー（1928年2月27日生まれ）は、ドイツ系アメリカ人の物理学者であり、表面科学、薄膜成長および核形成メカニズムの分野での研究と、1962年の低エネルギー電子顕微鏡（LEEM）の発明で知られています。1990年代初頭、彼はスピン偏極低エネルギー電子顕微鏡（SPLEEM）と分光光放出および低エネルギー電子顕微鏡（SPELEEM）を開発することにより、LEEM技術を2つの方向に拡張しました。彼は現在、アリゾナ州立大学の名誉教授です。

エルンスト・バウアーはドイツのミュンヘン大学で学び、物理学の修士号（MS）（1953年）と博士号（PhD）（1955年）を取得しました。1958年にカリフォルニア州チャイナレイクのマイケルソン研究所に移り、結晶物理学部門の責任者となり、米国市民になりました。1969年にドイツのクラウスタール工科大学の物理学研究所の教授兼所長に就任しました。1991年にアリゾナ州立大学の特別研究教授に任命され、1996年までドイツで研究活動を続けました。1996年以来、アリゾナ州立大学でフルタイムで勤務し、2010年からはアリゾナ州立大学でパートタイムで働く特別研究名誉教授です。

バウアーは 1950 年代半ばからエピタキシーと膜成長の分野に貢献してきました。彼はミュンヘンで電子顕微鏡と電子回折による反射防止層の成長と構造の研究から科学者としてのキャリアをスタートしました。彼の博士論文はイオン性物質の薄い蒸発層の構造と成長に関するもので、電子顕微鏡と電子回折を組み合わせたエピタキシャル成長と繊維配向成長の初めての体系的で大規模な研究でした。彼は 1958 年に基本的な薄膜成長モードの分類を導き出し、これをフランク・ファン・デル・メルヴェ (層ごとの成長)、フォルマー・ウェーバー (島状成長)、およびストランスキ・クラスタノフ (層 + 島状成長) と名付けました。彼の熱力学的基準と用語は今日世界中で使用されています。同年、バウアーの著書「電子回折: 理論、実践、応用」が出版されました。

カリフォルニアのマイケルソン研究所に着任してすぐに、彼は従来の電子顕微鏡、超高真空 UHV 反射電子回折、低エネルギー電子回折 LEED、およびオージェ電子分光法によるその場薄膜成長研究を開始しました。薄膜の初期成長における吸着の重要性から、彼は吸着研究にも取り組みました。

バウアーは、1961 年にはすでに、回折電子を画像化に利用する電子顕微鏡が表面科学の将来にとって極めて重要であることを認識していました。1962 年の低エネルギー電子顕微鏡 (LEEM) の発明は、1960 年にレスター ガーマーと低エネルギー電子回折 (LEED) パターンの解釈をめぐる科学的論争に刺激されました。彼は最初の LEEM 装置を製作し、1962 年の第 5 回国際電子顕微鏡会議でそれを報告しました。1960 年代には、LEEM を理解するために必要な理論的背景も開発しました。

1969 年にクラウスタール工科大学 (ドイツ) に移った後、バウアーは、さまざまな電子ビーム技術やイオンビーム技術、光学的手法を網羅する幅広い表面科学グループを築き上げました。熱脱離分光法 (TDS または TPD) の定量分析が開発され、この方法は特に表面化学で広く使用されています。仕事関数測定が開発され、引力横方向相互作用を持つ 2 次元システムの熱力学的特性の測定に使用されました。バウアーは、単結晶表面の吸着層と超薄膜の研究のための電子刺激脱離 (ESD) と静的 SIMS、表面の構造分析のためのアルカリイオン散乱 (ISS)、単一原子とクラスターの電界イオン顕微鏡 (FIM)、表面融解の UHV-SEM 研究を開発しました。

バウアーは1962年にすでに低エネルギー電子顕微鏡（LEEM）を発明していましたが、科学者の強い懐疑心や、多くの科学的および資金的障害を乗り越え、ようやく1985年にLEEMが実現しました。彼の研究は、1980年代に結晶の核形成と成長、昇華、相転移、表面でのエピタキシーなどの原子プロセスのリアルタイム高解像度動的画像記録をLEEMが生成し始めたときに、はるかに広い一般科学コミュニティの注目を集めました。LEEMで利用できる高い信号強度（X線画像と比較して）により、10nmの横方向分解能と原子深度分解能で、最大1500Kのサンプル温度で、実空間でリアルタイムに表面構造と動的プロセスを観察できました。

1980 年代後半から 1990 年代初頭にかけて、バウアーはスピン偏極低エネルギー電子顕微鏡 (SPLEEM) と分光光放出低エネルギー電子顕微鏡 (SPELEEM) を開発し、LEEM 技術を 2 つの重要な方向に拡張しました。現在では、これらの方法を組み合わせることで、10 nm スケールの表面と薄膜の包括的な (構造、化学、磁気、電子) 特性評価が可能になっています。

クラウスタール工科大学のバウアーのグループによる機器開発の成功により、これらの機器は商業的に生産されるようになり、他のいくつかのグループも低エネルギー電子による表面画像化用の同様の機器を開発するようになり、さまざまな商用機器が生まれました。今日、これらの機器のさまざまなバージョンが世界中に何百もあり、さらに開発が進められ、その応用範囲は継続的に広がっています。バウアーの研究は、表面、薄膜、電子材料、触媒、機器など、現代の材料科学の多くの分野に直接的または間接的に影響を与えています。低エネルギー電子による表面顕微鏡の発明と開発は、表面科学と薄膜科学の研究に革命をもたらしました。

バウアーは、470 を超える出版物 (うち 88 のレビュー論文と本の章) と 2 冊の書籍 (「電子回折: 理論、実践、および応用」(1958 年、ドイツ語) と「低エネルギー電子による表面顕微鏡法」(2014 年)) を執筆または共著しています。

• ドイツ真空協会ゲーデ賞（1988年） - 「低エネルギー電子顕微鏡の発明」
• ドイツ、ゲッティンゲン科学アカデミー会員に選出（1989年）
• アメリカ物理学会フェロー（1991）
• アメリカ真空学会メダルド・W・ウェルチ賞(1992 年) – 「薄膜の核形成と成長に関する基礎的理解への貢献、および薄膜を研究するための複数の表面特性評価技術の発明、開発、使用」
• ニーダーザクセン科学賞 (1994) – 「LEEM の開発と薄膜研究に対して」
• アメリカ真空学会フェロー（1994年）
• 日本学術振興会マイクロビーム分析第141委員会賞（2003年） - 「マイクロビーム分析に関する優れた研究と日本学術振興会第141委員会への貢献」
• シンクロトロン放射に関する BESSY イノベーション賞 (2004) – 「光電子のエネルギー、空間、時間分解検出システムとしての光電子放出顕微鏡 (PEEM) の開発に対する優れた貢献」
• アメリカ物理学会デイヴィソン・ガーマー賞（2005年） - 「薄膜の核形成と成長の科学への貢献、および低エネルギー電子顕微鏡の発明」
• フンボルト研究賞(2008) - 「固体物理学における優れた業績に対して」
• 名誉博士、マリア・スクウォドフスカ＝キュリー大学、ルブリン、ポーランド（2008）
• イタリア、トリエステの Elettra Sincrotrone フェロー (2013) – 「エルンスト バウアー教授は、エピタキシャル成長メカニズムの理解と顕微鏡技術の開発に根本的な貢献をした著名な物理学者および表面科学者です。」
• 名誉博士号、ヴロツワフ大学、ポーランド、ヴロツワフ (2014)
• 応用物理学会国際フェロー（2015年）「応用物理学会関連の国際活動を通じて応用物理学の発展に顕著な貢献をした外国人研究者の表彰」
• 中国重慶大学名誉教授（2015年） - 「優れた学術的業績」

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• アリゾナ州立大学のエルンスト・バウアーのウェブページ