電子と光子を用いたメゾスコピック構造計測技術の開発に関する研究

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様々な種類の欠陥を含有する複雑なメゾスコピック界面構造計測技術を開発するためには、材料と欠陥形成プロセスの観点から系統的に研究を進める必要がある。そのため、平成19年度においては、絶縁体、半導体、導体(金属)の三種類の固体について調べた。絶縁体としては前年度のLiF、KCl、MgOに加えてNaClの絶縁性結晶を選んだ。半導体としては、Si、GaAsなどの半導体結晶を、また、導体としてはTi、Alなどの各種金属を用いた。欠陥形成プロセスは、1)超高真空中にてダイヤモンド圧子でスクラッチする、2)大気中にてダイヤモンド圧子でスクラッチする、3)真空中にて各種エネルギーを有する電子を衝撃させる、の三種類のプロセスを用いた。これらの試料の内部欠陥を、UHV-TSEE計測装置、UHV-TSPE計測装置、UHV-TSNE計測装置を用いて計測した。その結果、計測した絶縁体、半導体、金属のすべての超高真空中でのスクラッチ固体面のTSEEのグローカーブにおいて65-105℃のほぼ同じ温度領域に主ピークが発生した。大気中においてはピーク強度が低下したもののやはり同じ温度領域に主ピークが発生した。このことは、絶縁体、半導体、金属のすべての固体内部にトライボロジープロセスによる類似の欠陥が発生していることを示す。次いで電子衝撃を加えた絶縁体、半導体、金属のTSEEを計測したところ、やはり同じ温度領域で主ピークの発生が観察された。これらのことより、トライボロジー損傷を受けた固体の表面や内部には電子衝撃による欠陥と類似の欠陥が発生していることは明らかである。本研究によりトライボロジー損傷を包含するメゾスコピック欠陥構造をTSEE法・TSPE法・TSNE法を用いて計測するための新手法開発の基礎が得られたと考える。