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X線導波路現象を利用した有機薄膜高次構造のリアルタイム観測

Research Project

Project/Area Number 18656003
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

林 好一  Tohoku University, 金属材料研究所, 准教授 (20283632)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐崎 元  北海道大学, 低温科学研究所, 准教授 (60261509)
Project Period (FY) 2006 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2008: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2007: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
KeywordsX線全反射 / 有機薄膜 / 薄膜高次構造 / X線導波路 / その場観測 / 光ファイバー / フラウンホーファー回折 / 高次構造
Research Abstract

放射光実験施設Photon FactoryのBL3Cにおいて、白色X線を用いたX線導波路の実験を行った。ここでは、Si/PMMA/Siの多層膜を作製し、白色X線を薄膜試料に照射し、薄膜端面から放出されるX線をエネルギー分散型X線検出器によって観測した。PMMA層においてX線の共鳴現象を起こすため、薄膜端面からのX線は分光され、TE(transverse electric)0、TE1、TE2の3つの共鳴モードのピークを観測することができた。また、これらのピークのエネルギー値は、薄膜の高次構造に大きく影響されるため、エネルギー値を解析することによって、薄膜の膜厚、密度を精度よく決定することができる。さらに、本年度は、リアルタイムで、X線導波路現象によるX線スペクトルの変化を観測することによって、薄膜の高次構造の素早い時間変化を追うことを試みた。一つのスペクトルの測定時間は10秒である。上記試料に対し、強力な放射光白色X線を照射することにより、即座に試料の変性が開始され、約200秒後に短時間で、その変化が完了することがわかった。ここでは、特に、TE2のピークのシフト量がTEOのものより大きいことが特徴的であった。このことより、PMMA層の密度は大きく変化せず、膜厚のみが変性したことが示された。標準のX線反射率測定装置も用い、詳細に解析した結果、元々膜厚100nm程度であったものが、約10%程度小さくなり90nm程度になることが観測された。今回の実験から、白色X線を用いたX線導波路現象による分光X線の観測が、薄膜高次構造のリアルタイム観測に非常に有望であることが判明した。

Report

(3 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2009 2008 2007 2006 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Multilayer structure analysis using angular fluorescence intensity variation under grazing incidence condition2008

    • Author(s)
      K. Hayashi, H. Takenaka, N. Happo, et.al.
    • Journal Title

      Transaction of the Materials Research Society of Japan 33

      Pages: 561-565

    • NAID

      130007809509

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] X-Ray Spectrometry2008

    • Author(s)
      K. Tsuji, K. Nakano, H. Hayashi, et.al.
    • Journal Title

      Analytical Chemistry 80

      Pages: 4421-4454

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Monochromatization of characteristic X-rays using stepped X-ray waveguide2007

    • Author(s)
      K. Hayashi, K. Sakai, and H. Takenaka
    • Journal Title

      Thin Solid Films 515

      Pages: 5728-5731

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Calculation of feasibility of grazing-incidence x-ray fluorescence as a method for holographic analysis2007

    • Author(s)
      K. Hayashi
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan 32

      Pages: 215-216

    • NAID

      130007922819

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of Reflected X-Rays from End Face of Organic Thin Film2007

    • Author(s)
      K. Hayashi, T. Yamamoto, T. Nakamura, et. al.
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series 83

      Pages: 12029-12029

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Monochromatization of characteristic X-rays using stepped X-ray waveguide2007

    • Author(s)
      K.Hayashi, K.Sakai, H.Takenaka
    • Journal Title

      Thin Solid Films (in press)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Calculation of feasibility of grazing-incidence x-ray fluorescence as a method for holographic analysis2007

    • Author(s)
      K.Hayashi
    • Journal Title

      Trans MRS-J NO.32 Vol.1(In press)

    • NAID

      130007922819

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] X-Ray waveguide phenomenon of pentacene thin film2006

    • Author(s)
      K.Hayashi, K.Sakai, S.Nishikata, G.Sazaki
    • Journal Title

      KEK-Proceedings 2006-3 ("'Buried' Interface Science with X-Rays and Neutrons") 2006-3

      Pages: 1857-1860

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 薄膜端面から出射される反射X線2007

    • Author(s)
      林好一、山本篤史郎 他
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演解
    • Place of Presentation
      札幌市
    • Year and Date
      2007-09-05
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] X線反射率入門2009

    • Author(s)
      桜井健次、林好一(分担執筆)
    • Total Pages
      318
    • Publisher
      講談社サイエンティフク
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.xraylab.imr.tohoku.ac.jp/member/hayashi/

    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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