視斜角CEMSの開発と酸化スズ系半導体の層別状態分析

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650973
• Research Institution: THE UNIVERSITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 野村 貴美 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (40124680)
• Keywords: ^<119m>Snメスバウアースペクトル / 転換電子検出器 / 視斜角CEMS / 低入射角CEMS / 酸化スズ膜 / インジウム・酸化スズ(ITO)

Research Abstract

^<119m>Snから放出される23.8keVのγ線を視斜角で試料表面に入射して、より薄い膜の転換電子メスバウアースペクトル(CEMS)が得られるようにガスフロー比例計数管の検出器を製作し、測定系の見直しを行った。金属スズの上に1500Å及び800Å厚さのSnO_2を有するの二層構造の試料を用いてその面に対して入射角5°以下(3°、2°、1°、0.5°)で、23.8keVのγ線をスリットを通して入射し、CEMS測定を行った。線源と検出器の距離を20cmに設定し、10mCiの線源を用いた場合、1個のメスバウアースペクトルを得るのに1週間を要した。0.2°の入射角では2週間要した。加振器のコントロール信号を最大4つのマルチチャンネルスケーラに同期させて、1個の線源で最大4つのメスバウアースペクトルが同時に得られるようにシステムを改良した。これら多層膜から放出される散乱電子のエネルギーを弁別してCEMSの測定を行ってSnO_2と金属スズのピーク強度比の変化から得られる表面深さを調べた。いわゆる深さ選択のCEMS(DSCEMS)を試み、その結果、低視射角でもDSCEMSの測定が行える見通しが得られ、より薄い層別分析が可能となった。
透明電極半導体材料であるインジウム・酸化スズ(ITO)に含まれるスズの化学的環境について再検討し、薄膜試料の解析の準備を行った。ITO中のインジウム原子に置換し得るスズ原子は、メスバウアースペクトルにおいてその電場勾配が異なる2種のダブレットピーク(bサイトとdサイト)に帰属された。スズ含有量が5%以上で置換しないスズ原子のピーク強度の割合が増加することがわかり、これらは電気伝導電子のキャラリー濃度の増加に寄与しないことが明らかになった。今後はこれらの薄膜試料の層別解析に低視射角CEMSを応用する計画である。その他、Fe-Al-Si磁性膜や鋼表面硬化層のCEMS解析を行った。CEMSの応用研究と文献調査を実施し、さらに金属腐食研究におけるCEMSの解析についてもとめた。

Research Products

• [Publications] K.Nomura et al.,: "Applications of conversion electron Mossbauer spectrometry" J.Radioanalytical and Nuclear Chemistry,Articles. 202. 103-199 (1996)
• [Publications] K.Nomura et al.,: "CO_2 Absorption Properties and characterization of perovskite oxides,(Ba,Ca)(Co,Fe)O_<3-d>" Applied Catalysis A;General. 137. 25-36 (1996)
• [Publications] K.Kurosawa et al.,: "CEMS and XMS study of carbonitrized stainless steel" Conference Proceeding Vol.50〈ICAME-95〉I.Ortalli(Ed.). 50. 587-590 (1996)
• [Publications] K.Nomura et al.,: "CEMS study of magnetic structure of Fe-Si-Al film implanted with Al and N ions" Conference Proceeding Vol.50〈ICAME-95〉I.Ortalli(Ed.). 50. 703-706 (1996)
• [Publications] K.Kurosawa et al.,: "Characterization of oxidized layers formed on the surface carbonitrized carbon steel by CEMS,XRD,and dXPS" Conference Proceeding Vol.50〈ICAME-95〉I.Ortalli(Ed.). 50. 913-916 (1996)
• [Publications] K.Nomura et al.,: "Au,Feイオン注入したSnO_2膜のガスセンサー特性" Japan Association of Chemical Sensors,The Electrochemical Society of Japan. 11,Supp.A. 1-4 (1995)
• [Publications] K.Nomura et al.,: "Magnetic structure of Fe-Si-Al films implanted with Al and N ions" Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry,Articles. 190. 299-313 (1995)
• [Publications] K.Kurosawa et al.,: "Characterization by CEMS,XRD,and XPS of Oxidized Layers Formed on the Surface of Carbonitrided Low-Carbon Steel" Materials Characterization. 34. 241-249 (1995)
• [Publications] K.Kurosawa et al.,: "Characterization of Carbonitrided Layers Formed on Stainless Steel by Conversion Electron Mossbauer Spectrometry" METALLURGICAL AND METERIALS TRANSACTIONS A. 26A. 2983-2989 (1995)
• [Publications] Y.Ujihira and K.Nomura: "1997" RESEARCH SIGNPOST, Analyses of corrosion products of steel by conversion electron Mossbauer spectrometry (121)