Surface Micro-XAFS and its application to real-time observation of organic thin films

表面マイクロX線吸収微細構造法とその有機薄膜の実時間観察への応用

馬場 祐治  ; 関口 哲弘  ; 下山 巖   ; 平尾 法恵

Baba, Yuji; Sekiguchi, Tetsuhiro; Shimoyama, Iwao; Hirao, Norie

近年、ナノメートル領域を観察することができる顕微分光法が数多く開発されている。しかし、電子線やイオンビームを収束して走査する「スキャニング型」の顕微分光法は、顕微鏡像の観察に時間がかかるため、表面で起こるダイナミックな現象をリアルタイムで観察することは難しい。そこで本研究では、軟X線領域の放射光を照射したときに発生する光電子を静電レンズにより拡大する「イメージング型」の顕微分光システムを開発し、これを有機薄膜のナノ構造解析に応用した。従来までは、この方法でひとつの顕微像観察に要するのに必要な時間は、数秒程度であったが、放射光をX線ポリキャピラリーレンズにより集光することにより、観測時間を約10ミリ秒まで短縮することができた。この手法を用いて、固体表面に蒸着したフタロシアニン,シリコンポリマーなどの有機薄膜の顕微鏡像を観察した結果、種々の蒸着条件や温度における電子構造,分子配向の変化をナノメートルオーダーでリアルタイム観測することができた。

In order to observe dynamic phenomena at solid surfaces, we have developed an "imaging type" microscopy system. In this system, soft-X-rays from synchrotron radiation source are irradiated on a surface, and the photoelectrons are expanded with electrostatic lenses. The measuring time has been further reduced down to 10 ms by using recently developed polly-capillary X-ray tube. For the application of this system, we have observed microscopic images of organic thin films such as phtharocyanine and silicon polymer. As a result, we have succeeded in observing the changes in the nano-scaled electronic structures and molecular orientations under various deposition conditions and temperatures.