高集積化が進むデバイステクノロジーは、今や既存材料の物性的限界に直面しており、結晶構造・熱膨張率など物質固有の特性の不一致を克服した新たなヘテロ構造の構築が求められている。我々はSrTiO_3のテンプレートとなるSrやSrO薄膜と、Si基板との格子不整合の緩衝域として水素単原子によるバッファー層を挿入し、12%に格子不整合を克服した薄膜成長に成功した。単原子のナノレベル緩衝域の存在で、このような大きな格子不整合を克服しヘテロエピタキシー成長が成立したケースは極めて稀で、このユニークな薄膜の界面構造を解明することによって、新たな異種物質接合形態を見いだせる可能性が高い。SrO薄膜とSr薄膜下に埋もれた微小領域の水素界面層を実測する目的で、水素界面層を重水素に置換し、中性子に対するコントラストを変化させ、解析精度を上げた中性子反射率測定を行った。その結果、SrO薄膜成長後の水素・重水素界面層の存在を示唆する中性子反射率の変化を見出し、これまで顕微鏡的な方法による直接的な観測が不可能であった水素原子による界面構造を捉えることができた。更に多様な物質への水素層の適用を目指し、水素終端Si基板上のGe薄膜についてエピタキシャル薄膜内のストレス評価をその場観察した。その結果、Ge初期成長過程においてストレスが反転する新たな遷移過程を見出し、水素層がもたらす薄膜内のストレス制御の可能性を示した。