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論文

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

江坂 文孝; 野島 健大; 鵜殿 治彦*; 間柄 正明; 山本 博之

Surface and Interface Analysis, 48(7), p.432 - 435, 2016/07

https://doi.org/10.1002/sia.5939
 被引用回数：17 パーセンタイル：37.86(Chemistry, Physical)

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。

論文

Surface structures on $$beta$$-FeSi$$_2$$ formed by heat-treatment in ultra-high vacuum and their influence for homoepitaxial growth

松村 精大*; 落合 城仁*; 鵜殿 治彦*; 江坂 文孝; 山口 憲司; 山本 博之; 北條 喜一

Physics Procedia, 11, p.174 - 176, 2011/02

https://doi.org/10.1016/j.phpro.2011.01.048
 被引用回数：3 パーセンタイル：81.09(Optics)

超高真空中で加熱処理された$$beta$$-FeSi$$_2$$基板の表面構造とそのホモエピタキシャル成長への影響を調べた。1023Kで熱処理された$$beta$$-FeSi$$_2$$(100)基板の表面には穴状の欠陥構造が認められ、この温度で起こる表面酸化物(SiO$$_x$$)の消失と対応している。この欠陥構造の元素組成は$$beta$$-FeSi$$_2$$のそれ(Si/Fe$$=$$2)と比べFeが過剰だったことから、表面で$$beta$$-FeSi$$_2$$から$$epsilon$$-FeSiへの分解が起こっていることが示唆された。また、加熱処理後の表面の形状は結晶面に依存していた。さらに、973並びに1073Kにおいて、$$beta$$-FeSi$$_2$$(111)の基板上に平滑なホモエピタキシャル膜を成長させることができた。

論文

Surface characterization of homoepitaxial $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ film on $$beta$$-FeSi$$_{2}$$(111) substrate by X-ray photoelectron and absorption spectroscopy

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

Physics Procedia, 11, p.150 - 153, 2011/02

https://doi.org/10.1016/j.phpro.2011.01.043
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Optics)

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$は光通信デバイスなどへの幅広い応用が期待されている半導体材料である。しかしながらその表面に関しては未知な点も多く、正確な構造・組成の把握及びそれに基づく制御が、実用化に向けた課題の一つとなっている。本研究では、放射光を励起源としたX線光電子分光(XPS)法及びX線吸収分光(XAS)法を用い、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$(111)単結晶上にエピタキシャル成長した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜表面の組成及び化学状態について非破壊で分析を行った。この結果、薄膜表面に生じたSiO$$_{x}$$層の膜厚,化学状態の深さ方向への変化に関する知見を得ることができた。

論文

Surface analysis of single-crystalline $$beta$$-FeSi$$_2$$

山田 洋一*; Mao, W.*; 朝岡 秀人; 山本 博之; 江坂 文孝; 鵜殿 治彦*; 都留 智仁

Physics Procedia, 11, p.67 - 70, 2011/02

https://doi.org/10.1016/j.phpro.2011.01.034
 被引用回数：3 パーセンタイル：81.09(Optics)

清浄な表面を有する$$beta$$-FeSi$$_2$$の単結晶を調製し、各種の表面分析を行った。表面酸化物に関するXPS(X線光電子分光)測定からは、FeではなくおもにSiが酸化することがわかった。LEED(低速電子線回折)やSTM(走査トンネル顕微鏡)の測定からは、表面酸化物を除去した表面は、清浄で、バルク結晶の切断面と同じような構造を有し、表面での大きな再構成は認められなかった。このことからFeとSiが強固な結合を呈していることが示唆された。

論文

Spectroscopic characterization of $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ single crystals and homoepitaxial $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ films by XPS and XAS

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

Applied Surface Science, 257(7), p.2950 - 2954, 2011/01

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.10.097
 被引用回数：10 パーセンタイル：40.19(Chemistry, Physical)

エネルギー可変の放射光を励起源として光電子スペクトルを観測した場合、光電子の運動エネルギーの変化に応じて電子の脱出深さが変化することから、表面の深さ方向分布を非破壊的に得ることが可能となる。本研究では放射光を用いたX線光電子分光法と、これよりも分析領域の深いX線吸収分光法(XAS)を用い、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶上にホモエピタキシャル成長させた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜表面組成及び化学状態について、非破壊深さ方向分析を行った。得られたXPSスペクトルから、励起エネルギーの増大とともにSiO$$_{2}$$及びSiO$$_{x}$$に起因するピーク強度が減少し、相対的にシリサイドによるピーク強度が増大することを明らかにした。これらの結果をもとに深さプロファイルを評価し、単結晶表面にはそれぞれSiO$$_{2}$$層0.8nm及びSiO$$_{x}$$層0.2nmが形成されていること、Fe/Si組成比は深さ方向にほとんど変化しないことが確認された。発表ではXASによるFe-L及びSi-K吸収端測定から、より深い表面領域の結果について解析を行った結果についても併せて報告する。

論文

Surface preparation and characterization of single crystalline $$beta$$-FeSi$$_{2}$$

山田 洋一; 若谷 一平*; 大内 真二*; 山本 博之; 朝岡 秀人; 社本 真一; 鵜殿 治彦*

Surface Science, 602(18), p.3006 - 3009, 2008/09

https://doi.org/10.1016/j.susc.2008.07.035
 被引用回数：6 パーセンタイル：29.06(Chemistry, Physical)

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜は1.5$$mu$$m帯域で発光し、フォトニック結晶などへの応用が期待される。高品位の$$beta$$-FeSi$$_{2}$$エピタキシャル薄膜成膜用の基板として、よく定義されたバルク単結晶表面が必須であるが、その成長が困難であることからこれまで十分に研究がなされていなかった。本研究では、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$バルク単結晶表面の構造を走査型トンネル顕微鏡(STM),低エネルギー電子線回折(LEED)を用いて評価し、清浄表面の調整手法を確立することを目的とした。超高真空下において850$$^{circ}$$C程度の熱処理により得られた清浄表面から、明瞭なLEED像が観察された。得られた回折像から、清浄な(100), (101)及び(110)表面のユニットセルはバルクと同一の周期性をもち、長周期の表面再構成は生じないことが明らかとなった。しかしながら、STM像から清浄表面上には多数の欠陥が存在することも明らかとなった。今後材料応用のためにはこれらの欠陥の制御が必要となると考えられる。

論文

Local neutron transmutation doping using isotopically enriched silicon film

山田 洋一; 山本 博之; 大場 弘則; 笹瀬 雅人*; 江坂 文孝; 山口 憲司; 鵜殿 治彦*; 社本 真一; 横山 淳; 北條 喜一

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 68(11), p.2204 - 2208, 2007/11

https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.08.056
 被引用回数：6 パーセンタイル：30.23(Chemistry, Multidisciplinary)

シリコン同位体濃縮材料は、同位体の純度を上げることによる熱伝導性の向上、$$^{29}$$Siの核スピンを利用した量子素子の作製など、ユニークな物性の期待されるものが少なくない。この中で、$$^{30}$$Siは熱中性子により$$^{31}$$Pに核変換することからドーパントとして機能することが知られている。本研究ではこの現象を応用し、原子力機構において開発された高効率な同位体濃縮法により得られた$$^{30}$$Si濃縮SiF$$_{4}$$を原料として用い、高精度ドーピング手法の開発を目指して$$^{30}$$Si濃縮薄膜を作製した。薄膜の質量分析の結果から天然同位体存在比の約2倍の$$^{30}$$Si: 7.1%であることがわかった。また組成解析の結果から不純物のFは約0.6%以下であった。これらの結果と併せて薄膜及び界面の構造,中性子照射に伴う電気特性の変化についても議論する。

論文

Novel photosensitive materials for hydrogen generation through photovoltaic electricity

山口 憲司; 鵜殿 治彦*

International Journal of Hydrogen Energy, 32(14), p.2726 - 2729, 2007/09

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2006.09.014
 被引用回数：14 パーセンタイル：35.90(Chemistry, Physical)

本研究では、FeSi$$_2$$を基とする材料により太陽光を電気エネルギーに変換し、これにより水を電気分解し水素製造を安価に行う新しい材料の研究開発活動を紹介する。この方法による水素製造は炭素を放出することなく、「環境」に対しても低負荷であると考えられる。本研究では、$$beta$$-FeSi$$_2$$なるシリサイド系の半導体材料に焦点を当て、太陽電池材料としての特性をSiと比較する。$$beta$$-FeSi$$_2$$は0.87eVのバンド幅を有する直接遷移型の半導体で、1eVで10$$^5$$cm$$^{-1}$$という非常に大きな吸収係数を有するとされる。このため、素子の薄膜化が可能で大幅な資源的節約が図れる。本研究で紹介する$$beta$$-FeSi$$_2$$の製法はイオンビーム技術やナノ構造評価手法の発展的応用であり、これまでに100nm程度の高品位薄膜が開発されている。

論文

Growth of $$beta$$-FeSi$$_2$$ thin films on $$beta$$-FeSi$$_2$$ (110) substrates by molecular beam epitaxy

室賀 政崇*; 鈴木 弘和*; 鵜殿 治彦*; 菊間 勲*; Zhuravlev, A. V.; 山口 憲司; 山本 博之; 寺井 隆幸*

Thin Solid Films, 515(22), p.8197 - 8200, 2007/08

https://doi.org/10.1016/j.tsf.2007.02.040
 被引用回数：6 パーセンタイル：30.23(Materials Science, Multidisciplinary)

${it $beta$}$-FeSi$$_2$$はSiをベースとする光エレクトロニクス用材料として注目を集めている。Si基板上への${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜のヘテロ成長に関する研究は多いが、これを${it $beta$}$-FeSi$$_2$$の単結晶基板上に成長させた例はほとんど報告がない。われわれは最近Ga溶媒を用いた溶液成長法により大きなファセット面を有する${it $beta$}$-FeSi$$_2$$の単結晶試料を得ることに成功している。本研究ではこうして得られた単結晶試料を基板に用い、さらにそのうえに${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜をMBE(分子線エピタキシー)法によりエピタキシャル成長させることを試みた。実験では、平滑な面を得るために、${it $beta$}$-FeSi$$_2$$(110)の単結晶試料をHF(50%)-HNO$$_3$$(60%)-H$$_2$$O溶液中でエッチングを行った。溶液成長直後の粗い表面がエッチングにより平滑になる様子はAFM(原子間力顕微鏡)像で確認できた。また、薄膜成長前後で表面をRHEED(高速反射電子回折)により観測した結果、ストリークの間隔が変化していないことから${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜が${it $beta$}$-FeSi$$_2$$(110)基板上でエピタキシャル成長していることを明らかにした。

論文

Single crystalline $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ grown using high-purity FeSi$$_{2}$$ source

後藤 宏平*; 鈴木 弘和*; 鵜殿 治彦*; 菊間 勲*; 江坂 文孝; 打越 雅仁*; 一色 実*

Thin Solid Films, 515(22), p.8263 - 8267, 2007/08

https://doi.org/10.1016/j.tsf.2007.02.066
 被引用回数：15 パーセンタイル：54.75(Materials Science, Multidisciplinary)

FeSi$$_{2}$$原料の純度が溶液から成長させた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の電気特性に及ぼす影響について調べた。高純度FeSi$$_{2}$$原料は、純度5NのFeと5NupのSiを石英アンプル中で溶融合金化することにより合成した。アーク熔解で合金化したFeSi$$_{2}$$合金を用いて成長させた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶はp型を示したものの、高純度FeSi$$_{2}$$を用いてZn溶媒から成長させた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶はn型を示した。二次イオン質量分析の結果、p型単結晶中にはn型単結晶に比べて高い濃度のCr, Mn, Coなどの不純物が存在することがわかり、これらが電気特性に影響を及ぼしていることが示唆された。

論文

Effect of thermal annealing on the photoluminescence from $$beta$$-FeSi$$_2$$ films on Si substrate

山口 憲司; 志村 憲一郎; 鵜殿 治彦*; 笹瀬 雅人*; 山本 博之; 社本 真一; 北條 喜一

Thin Solid Films, 508(1-2), p.367 - 370, 2006/06

https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.07.354
 被引用回数：12 パーセンタイル：48.41(Materials Science, Multidisciplinary)

成膜後の加熱処理が$$beta$$-FeSi$$_2$$薄膜からの発光(PL)特性に与える影響をより詳細に調べるために、作製した薄膜試料をさまざまなアニール条件で処理した。試料の作製はイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法もしくは分子線エピタキシー(MBE)法によった。いずれの製法でも、蒸着速度は0.5nm min$$^{-1}$$とほぼ同程度で、膜厚は50-100nmであった。また、PL測定は1100-1700nmの波長範囲で行った。測定の結果、最も強いPL強度を示すのは、IBSD法で作製した試料を1153Kにて$$>$$10$$^{-4}$$Pa程度の真空中でアニールした場合であることがわかった。この場合、測定温度150K以下では、温度が増加してもPL強度はさほど減少しない。しかし、150K以上になると、温度の増加とともに急激に減少するとともに、ピーク位置も低エネルギー側へシフトすることがわかった。一方、超高真空(10$$^{-7}$$Pa)下でアニールをした場合、アニールによりPL強度は著しく減少した。さらに、透過型電子顕微鏡による断面組織観察によって、高温での真空アニールによりシリサイド膜は数10nm程度の粒状となり、周囲をSiにより取り囲まれてしまうこともわかった。MBE法により成膜した鉄シリサイド膜についてもPL特性を調べたが、概して強度は弱く、また、アニールによる強度の増加もごくわずかであった。

報告書

「2002年シリサイド系半導体・夏の学校」研究会; 2002年8月5日~8月6日,日本原子力研究所東海研究所

山口 憲司; 山本 博之; 北條 喜一; 鵜殿 治彦*

JAERI-Conf 2002-014, 60 Pages, 2003/01

JAERI-Conf-2002-014.pdf:5.35MB

シリサイド系化合物は、環境に負荷を与えない新しい半導体材料として内外で注目を集めている。本研究会は、平成14年8月5,6日の両日、原研東海研究所の先端基礎研究交流棟大会議室において開催された。1件の招待講演を皮切りに、10件の口頭発表と20件のポスターによる発表が行われ、2日間延べ約140名に及ぶ出席者により活発な討論を行いつつ盛況のうちに全日程を終了した。本編はその報告書である。

口頭

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶表面の分析

Mao, W.; 若谷 一平*; 山田 洋一; 江坂 文孝; 山本 博之; 社本 真一; 山口 憲司; 鵜殿 治彦*

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶表面上にホモエピタキシャル成長などを行うためには清浄でよく定義された単結晶表面を得る必要がある。本研究では850$$^{circ}$$Cまで加熱した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶表面について低エネルギー電子線回折(LEED),走査型トンネル顕微鏡(STM)を用い、表面構造の変化について検討を行った。LEEDの結果からいずれの面においても加熱により表面再構成が生じていないことが明らかとなったが、STMの観測からは表面欠陥が多数存在することが確認された。さらに表面組成の変化についてX線光電子分光法や二次イオン質量分析法などの結果を併せて議論する。

口頭

MBE法による各種面方位上への$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ホモエピタキシャル成長

大内 真二*; 若谷 一平*; 鵜殿 治彦*; 山田 洋一; 山本 博之; 江坂 文孝

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$のPLの発光起源は未だ明確になっておらず、その要因の一つに$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の発光がSi基板からの発光波長に近いため切り分けが困難な点がある。そこでわれわれはSi基板の代わりに$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶を基板として用い、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$のホモエピタキシャル成長を行っている。前回$$beta$$-FeSi$$_{2}$$基板表面の前処理方法を改善したことで、より清浄かつ平坦な表面を得ることに成功した。今回、この前処理を用いて、各種面方位の基板上にMBE法により、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$膜のホモエピタキシャル成長を行ったので報告する。清浄かつ平坦な各種基板表面に$$beta$$-FeSi$$_{2}$$膜を成長させたところ、各種面方位ともにRHEED像が成長後も変化せずストリーク状の明瞭なパターンが観測できた。$$beta$$(110)及び$$beta$$(111)基板上に100nmの$$beta$$-FeSi$$_{2}$$膜を成膜した後のRHEED像を観察した結果、いずれも成長前と成長後の格子間隔は変化せず、明瞭なストリークパターンが見られた。

口頭

Si照射下での$$beta$$-FeSi$$_2$$基板熱処理とホモエピタキシャル成長

松村 精大*; 山中 祐介*; 鵜殿 治彦*; 山口 憲司; 江坂 文孝; 北條 喜一

no journal, , 

従来$$beta$$-FeSi$$_2$$単結晶基板上にホモエピタキシャル成長を行い、良質な薄膜を得ることに成功しているが、酸化膜除去のために行う熱処理によって、基板表面でSi不足によって穴と突起状の構造が生じることが問題となっている。本研究では熱処理時にSiを照射することでSi不足により生じる表面構造を制御することを検討した。実験では、Ga溶媒で成長させたp型$$beta$$-FeSi$$_2$$単結晶を用いた。ファセット表面を鏡面仕上げし、研磨後、HF(50%):HNO$$_3$$(60%):H$$_2$$O=1:1:20溶液でエッチングし、表面酸化膜と研磨ダメージ層を除去した後、超高真空装置内でSiを照射しながら熱処理を行い、表面構造の変化をRHEEDによるその場観察及び大気中でのAFM測定によって調べた。実験の結果、Si照射下での熱処理によってRHEEDのストリーク強度の回復を確認するとともに、Si照射熱処理後の基板表面には、照射がない場合に見られたような穴状の構造は確認されず、Si照射によって表面形状の劣化が抑えられている様子が確認できた。

口頭

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶清浄表面の準備と評価

山田 洋一; 若谷 一平*; 大内 真二*; 山本 博之; 鵜殿 治彦*

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜は1.5$$mu$$m帯域で発光し、フォトニック結晶などへの応用が期待される。高品位の$$beta$$-FeSi$$_{2}$$エピタキシャル薄膜成膜用の基板として、よく定義されたバルク単結晶表面が必須であるが、その成長が困難であることからこれまで十分に研究がなされていない。本研究では、高純度$$beta$$-FeSi$$_{2}$$バルク単結晶の表面構造及び組成の評価を行い、清浄表面の準備手法を確立することを目的とした。育成した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$(110)単結晶基板の加熱に伴う表面のSi2p XPSスペクトルの変化から、熱処理温度の上昇に伴いSiの酸化成分が減少し、最終的には元素成分のみが残ることが観察された。これと同時に、Feピークの増大,O及びCピークの減少がそれぞれ確認された。このことから850$$^{circ}$$C程度の比較的低温の熱処理により表面酸化物が除去され、清浄表面が得られることがわかった。熱処理後の清浄表面において、明瞭なLEED及びRHEED像が観察された。回折像から、清浄(110)表面のユニットセルはバルクと同一の周期性を持ち、長周期の表面再構成は生じないことが明らかとなった。

口頭

中性子局所ドーピングに向けた$$^{30}$$Si同位体濃縮薄膜

山田 洋一; 山本 博之; 大場 弘則; 笹瀬 雅人*; 江坂 文孝; 山口 憲司; 鵜殿 治彦*; 社本 真一; 横山 淳; 北條 喜一

no journal, , 

シリコン同位体$$^{30}$$Siは中性子照射により$$^{31}$$Pに核変換することからドーパントとして機能することが知られている。本研究ではこの現象を応用し、原子力機構において開発された高効率な同位体濃縮法により得られた$$^{30}$$Si濃縮SiF$$_{4}$$($$^{30}$$Si:$$sim$$30%)を原料として$$^{30}$$Si濃縮薄膜を作製し、高精度ドーピング手法の開発を目指した。作製した薄膜の質量分析の結果から原料とほぼ同じ同位体組成であることを明らかにした。これらの結果と併せて薄膜及び界面の構造,中性子照射に伴う電気特性の変化についても議論する。

口頭

中性子局所ドーピングに向けた$$^{30}$$Si同位体濃縮薄膜作製とその応用

山田 洋一; 山本 博之; 大場 弘則; 笹瀬 雅人*; 江坂 文孝; 山口 憲司; 鵜殿 治彦*; 社本 真一; 横山 淳; 北條 喜一

no journal, , 

Siに熱中性子を照射すると、$$^{30}$$Si$$rightarrow$$$$^{31}$$Pの核反応によりSi中にドナーが生成する。本研究では、当機構において開発されたレーザー同位体分離法を用い、$$^{30}$$Si濃縮材料から薄膜作製を試みた。これに中性子を照射すれば薄膜部分のみがドーピング層として得られ、高精度なドーピング領域の形成手法の確立とともにナノ材料への応用が可能となる。Si(100)基板上に$$^{30}$$Si同位体濃縮薄膜を成膜した結果、透過型電子顕微鏡断面像から均一な膜厚を持つアモルファス薄膜と、基板との急峻な界面の形成が確認された。また作製した薄膜を二次イオン質量分析法により解析した結果から、薄膜中の$$^{30}$$Si濃度は原料のそれとほぼ一致することが明らかとなった。発表では中性子照射に伴う電気特性の変化についても議論する。

口頭

超高真空中熱処理における$$beta$$-FeSi$$_2$$単結晶基板の表面モフォロジー変化

落合 城仁*; Mao, W.; 関野 和幸*; 鵜殿 治彦*; 江坂 文孝; 山口 憲司

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_2$$の発光起源の解明や近赤外受光素子への応用に必要となる高品質な$$beta$$-FeSi$$_2$$膜を得るため、Si基板の代わりに$$beta$$-FeSi$$_2$$単結晶基板を用い、$$beta$$-FeSi$$_2$$(100), (101), (110), (311), (111)のホモエピタキシャル成長を行っている。しかし、成長した膜には穴状の欠陥が見られるなど課題がある。今回、これらの欠陥の発生原因を探るべく、結晶成長前に行う高温熱処理後の基板表面のモフォロジーを原子間力顕微鏡(AFM),走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した。高温熱処理を施した$$beta$$-FeSi$$_2$$単結晶基板をAFMにより評価したところ、(100)面では直径200$$sim$$600nm程度の中央部に核を有する穴状の構造と、直径50$$sim$$100nmの凸構造が見られた。また、(101)面では、50$$sim$$100nmの粒もしくは棒状の凸構造が見られ、熱処理により起こる表面モフォロジーの変化が基板方位により異なることがわかった。(100)面に見られる穴状構造の密度はホモエピタキシャル膜表面に見られる欠陥と同程度であり、膜欠陥の要因の一つであることが示唆された。

口頭

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

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

no journal, , 

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。

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