斜入射X線異常反射率法による基板上薄膜の深さ方向密度プロファイル決定

使用掠入射 X 射线反常反射法测定基板上薄膜的深度剖面

• 批准号: 08750760
• 负责人: 齋藤 正敏
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750760/
• 关键词: 薄膜; 数密度; X線異常散乱; 全反射; 斜入射X線反射

各種薄膜の特徴ある物性を支配すると考えられるのと同程度、あるいはそれ以下の厚さ領域における薄膜の原子構造に関する情報を得ることは、新機能性素材を開発する上で工業的に重要であり,また、バルクとは異なる物質表面近傍および界面における特性発現のメカニズムを解明する上で基礎科学的にも切望されている。未知の物質表面近傍の構造解析を行うには物質構成元素の絶対量(原子数密度)を知る必要がある。物質表面近傍の組成についてはSIMS, XPS等の表面分析手法により比較的容易に決定できるが,密度はバルク材料に用いる手法の表面への応用は事実上不可能であり,実験的に求めることは極めて困難な状況にある。この研究上の支障を打破する手段として,X線異常散乱と全反射現象を組み合わせた斜入射X線異常反射法(Anomalous Grazing X-ray Reflectometry : AGXR)を開発し,その解析法を確立した。入射X線のエネルギーが物質を構成する元素の吸収端に近い場合,異常分散効果によって原子のX線に対する前方への散乱能が減少し,その結果、全反射臨界散乱ベクトルは小さくなる。その変化量は異常散乱を起こしている原子数に依存する。この異常分散効果が顕著となる吸収端近傍での全反射臨界散乱ベクトルの大きな変化を利用する手法が、AGXR法である。応用例として、ステンレス鋼表面上に薄く形成しているクロム酸化膜について,CrK吸収端およびFeK吸収端近傍の入射X線を用いて斜入射X線異常反射率を測定した。解析の結果得られたステンレス鋼表面酸化膜中のCrとFe原子の数密度値はAuger電子分光法で得られた結果と矛盾しないことが確認された。AGXR法は,臨界散乱ベクトルの差を計算する過程で角度の誤差が相殺されるので,角度の絶対値の厳密な決定が必要でないことが利点であり,また、結晶・非結晶を問わず種々の物質に対して適用可能であることが分かった。

Various film の, 徴 あ る property を dominate す る と exam え ら れ る の と with degree, あ る い は そ れ の thick さ area below に お け る film の atomic structure に masato す る intelligence を る こ と は, new functional material を 発 す る に で industry on important で あ り, ま た, バ ル ク と は different な る material surface near alongside お よ び interface に お け る features 発 is の メ Youdaoplaceholder0 explains the する of で basic science 's に <s:1> expectations されて されて る る. Analysis of the structure near the surface of the unknown <s:1> substance を rows うに absolute quantities (atomic number density) of the constituent elements of the substance を know る necessary がある. Of material surface near alongside の に つ い て は SIMS, and XPS surface analysis technique に の よ り compare easy に decided で き る が, density は バ ル に ク materials with い る gimmick の surface へ の 応 used は matter be impossible で あ り, be o 験 に め る こ と は extremely め て difficult condition な に あ る. こ の research の a disabled を break す る means と し て, X-ray abnormalities scattered と み を group total reflection phenomenon in わ せ た abnormal oblique incidence X-ray reflection method (Anomalous Grazing X - ray Reflectometry: AGXR) を open 発 し, そ を の analytic method to establish し た. Incident X-ray の エ ネ ル ギ ー が material を す る element の suction 収 に nearly い occasions, abnormal dispersion unseen fruit に よ っ て atomic の X-ray に す seaborne front る へ の scattered が reduce し, そ の results and total reflection critical scattered ベ ク ト ル は small さ く な る. The そ <s:1> variable quantity <e:1> is abnormally scattered を starts from <s:1> て る る the number of atoms に depends on する. こ の abnormal dispersion unseen fruit が 顕 the と な る suction 収 nearly alongside で の total reflection critical scattered ベ ク ト ル の big き な variations change を using す る gimmick が, AGXR で あ る. 応 cases と し て, ス テ ン レ ス に thin steel surface く form し て い る ク ロ ム acidification membrane に つ い て, CrK suction 収 お よ び FeK suction 収 nearly alongside の incident X-ray を with い て abnormal oblique incidence X-ray reflectivity を determination し た. Parsing の results have ら れ た ス テ ン レ ス steel surface acidification in the membrane の Cr と の Fe atoms on number density numerical は Auger electron spectroscopy method to で ら れ た results と contradiction し な い こ と が confirm さ れ た. は AGXR method, critical scattered ベ ク ト ル の difference を calculated す る process の で Angle error slay が さ れ る の で, Angle の unique numerical の seaborne 厳 dense な decided が necessary で な い こ と が tartness で あ り, ま た, crystallization, non-crystalline を asked わ ず kind 々 の material に し seaborne て may apply で あ る こ と が points か っ た.

项目成果

Masatoshi Saito: "Anomalous Grazing X-ray Reflectometry for Determining the Number Density of Atoms in the Near-Surface Region" Mater. Trans. JIM. 37. 39-44 (1996)

Masatoshi Saito：“用于确定近地表区域原子数密度的反常掠射 X 射线反射计”。