Chemical state information of bulk specimens obtained by SEM-based soft-X-ray emission spectrometry

軟X線発光分光に基づくSEMを用いたバルク標本の化学状態分析

寺内 正己*; 越谷 翔悟*; 佐藤 二美*; 高橋 秀之*; 飯田 信雄*; 村野 孝訓*; 小池 雅人; 今園 孝志; 小枝 勝*; 長野 哲也*; 笹井 浩行*; 大上 裕紀*; 米澤 善央*; 倉本 智史*

Terauchi, Masami*; Koshiya, Shogo*; Sato, Futami*; Takahashi, Hideyuki*; Handa, Nobuo*; Murano, Takanori*; Koike, Masato; Imazono, Takashi; Koeda, Masaru*; Nagano, Tetsuya*; Sasai, Hiroyuki*; Oue, Yuki*; Yonezawa, Zeno*; Kuramoto, Satoshi*

電子ビーム励起軟X線発光分光法(SXES)によりバルク材料の化学結合状態を評価するために回折格子分光器を走査型電子顕微鏡(SEM)に導入した。この分光器は、平面結像型不等間隔溝回折格子と、マルチチャンネルプレートに電荷結合素子カメラを組み合わせた検出器を搭載した斜入射平面結像光学系として設計した。マグネシウムL発光(50eV)において最高のエネルギー分解は0.13eVであることを確認した。これは、最近の専用の電子エネルギー損失分光装置に匹敵する。このSXES-SEM装置は、バルクMgおよびLiの純粋金属の状態密度を評価できる。SiウェハのSi-L発光、GaPウェハのP-L発光、及び金属間化合物AlCo, AlPd, AlPt及びAlAuのAl-L発光において明確なバンド構造効果を観察した。

Electron beam induced soft-X-ray emission spectroscopy (SXES) by using a grating spectrometer has been introduced to a conventional scanning electron microscope (SEM) for characterizing desired specimen areas of bulk materials. The spectrometer was designed as a grazing-incidence flat-field optics by using aberration corrected (varied-line-spacing) gratings and a multi-channel-plate detector combined with a charge-coupled-device camera, which has already applied for a transmission electron microscope. The best resolution was confirmed as 0.13 eV at Mg L-emission (50 eV), which value is comparable to that of recent dedicated electron energy-loss spectroscopy instruments. This SXES-SEM instrument presents density of states of simple metals of bulk Mg and Li. Apparent band structure effects have been observed in Si L-emission of Si-wafer, P L-emission of GaP-wafer, and Al L-emissions of intermetallic compounds of AlCo, AlPd, AlPt, and AlAu.