2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23560034
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| Research Institution | SAGA Light Source, Kyushu Synchrotron Light Research Center |
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Principal Investigator |
小林 英一 公益財団法人佐賀県地域産業支援センター九州シンクロトロン光研究センター, その他部局等, 主任研究員 (80319376)
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| Keywords | 軟X線吸収分光 / 絶縁体 / 欠陥 |
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| Research Abstract |
絶縁材料の分析や材料が動作中の状態を観察するには，プローブとして光を用いた手法が有効である．そこで，本研究では材料の電子状態をその場観察できる全蛍光収量法による軟X線吸収スペクトル測定装置を用いて，酸化マグネシウムの絶縁破壊のメカニズムを解明することを目的とした．酸化膜の絶縁破壊の原因の一つとして，酸素欠陥がある．そこで，酸化物に欠陥が生成したことで非占有電子状態がどのように変化するか調べた．その結果，アルゴンスパッタにより酸化マグネシウム薄膜に欠陥を生成すると酸素K吸収端の軟X線吸収スペクトルはスパッタ前よりもブロードになることがわかった．
本年度は酸素欠陥を生成するために水素雰囲気中で加熱処理した酸化マグネシウム粉末の酸素K吸収端の軟X線吸収スペクトルを測定した．その結果，スペクトルの低エネルギー側に理論計算したスペクトルにはない二つのピークが観測された．これらのピークは酸化マグネシウムのバルクを起源とするスペクトルにおいて観測されないことから，表面の吸着種に由来するものであると考えられる．また，スペクトルの形状は加熱温度が高くなるほどブロードになった．これまでの研究において欠陥が生成するとスペクトルがブロードになることから，水素還元処理により表面に欠陥が生成され，温度が高くなると欠陥の量が増加していると考えられる．試料は水素還元処理した後，大気に曝しているため，観測されたピークは酸素欠陥に吸着した大気中の分子であると考えられる．次に酸化マグネシムに電圧を印加させながら酸素K吸収端の軟X線吸収スペクトルを測定した．S/N比が十分ではないが，絶縁破壊が起こる付近の電圧にてスペクトルの変化が観測された．これは酸化マグネシウムの酸素の結合状態が変化したためと考えられる．
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