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Non-destructive depth analysis of the surface oxide layer on Mg$$_{2}$$Si with XPS and XAS

Mg$$_{2}$$Si表面酸化層のXPSおよびXASによる非破壊深さ方向分析

江坂 文孝; 野島 健大; 鵜殿 治彦*; 間柄 正明; 山本 博之

Esaka, Fumitaka; Nojima, Takehiro; Udono, Haruhiko*; Magara, Masaaki; Yamamoto, Hiroyuki

X線光電子分光法(XPS)は、固体試料の非破壊化学状態分析に広く用いられている。この方法では、イオンビームスパッタリングを併用することにより深さ方向分析が可能である。しかし、スパッタリングはしばしば偏析や選択的な原子の放出を引き起こし、正確な情報が得らえない場合がある。一方、放射光からのエネルギー可変X線の利用は、スパッタリングなしでの深さ方向分析を可能とする。本研究では、放射光X線を励起源としたXPSおよびX線吸収分光法(XAS)による深さ方向分析法について、Mg$$_{2}$$Si単結晶の表面酸化層の分析を例に、検討を行った。その結果、本法により非破壊での深さ方向分析が可能であり、Mg$$_{2}$$Si単結晶の表面酸化層としてSi-OあるいはSi-O-Mg層が形成されることがわかった。

XPS is widely used for non-destructive chemical state analysis of solid materials. In this method, depth profiling can be carried out by a combination with ion beam sputtering. However, the sputtering often causes segregation and preferential sputtering of atoms and gives inaccurate information. The use of energy-tunable X-rays from synchrotron radiation (SR) enables us to perform non-destructive depth profiling in XPS. Here, the analytical depth can be changed by changing excitation X-ray energy. In the present study, we examined methods to perform depth profiling with XPS by changing excitation energy and XAS by changing electron energy for detection. These methods were then applied to the analysis of native surface oxide layers on Mg$$_{2}$$Si crystals. In this XAS analysis, the peak at 1843.4 eV becomes dominant when the electron energy for detection increases, which implies that Si-O or Si-O-Mg structure is formed as the surface oxide layer on the Mg$$_{2}$$Si.

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パーセンタイル:88.48

分野:Chemistry, Physical

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