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$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶最表面状態のXPS及びXASによる分析

XPS and XAS analysis of surface chemical states of $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ single crystals

江坂 文孝 ; 山本 博之; 鵜殿 治彦*; 松林 信行*; 山口 憲司; 社本 真一  ; 間柄 正明 ; 木村 貴海 

Esaka, Fumitaka; Yamamoto, Hiroyuki; Udono, Haruhiko*; Matsubayashi, Nobuyuki*; Yamaguchi, Kenji; Shamoto, Shinichi; Magara, Masaaki; Kimura, Takaumi

本研究では、放射光からのエネルギー可変X線を励起源とした高エネルギー光電子分光法(XPS)及びX線吸収分光法(XAS)を組合せることにより、固体最表面の化学状態を明らかにする方法について検討を行った。測定対象として$$beta$$相鉄シリサイド単結晶(組成FeSi$$_{2}$$)及び$$alpha$$相鉄シリサイド単結晶(組成Fe$$_{2}$$Si$$_{5}$$)を用いた。測定の結果、$$beta$$相単結晶はほぼ均質な構造であるものの、$$alpha$$相単結晶中にはSi-rich及びFe-richである異なる二種類の構造が存在していることが明らかとなった。また、これらの構造の深さ方向での分布を調べたところ、$$alpha$$相単結晶の場合は$$beta$$相単結晶に比べて表面近傍がFe-richであり、内部ではSi-richになることが明らかになった。この分析手法は、原子力用材料や燃料などを始めとする固体表面の状態分析に非常に有効な手段に成り得ると考えられる。

Chemical states of solid surface were investigated by a combination of energy-tunable X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy. The analysis was performed for the $$alpha$$-phase and $$beta$$-phase iron silicide single crystals. The result reveals that Si-rich and Fe-rich structures exist in the $$alpha$$-phase single crystal. Depth profiling also indicates that the Fe-rich structure is located in the surface region, while the Si-rich structure exists in the deeper region. In conclusion, this analytical technique is a powerful tool for solid samples such as nuclear materials and fuels.

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