2013 Fiscal Year Research-status Report
レーザー生成プラズマ極端紫外光源を用いた物質表面の極微細分析技術の開発
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25870565
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
加来 昌典 宮崎大学, 工学部, 助教 (10425621)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光プロセシング / 微細プロセス技術 / 光脱離 / 表面分析 |
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| Research Abstract |
本研究では，真空紫外・極端紫外光による光脱現象を解析し，それを応用した物質表面の微細分析技術を確立することを目的としている．しかしながら，複雑な結合を有する有機化合物の光脱離についてこれまでに明らかにされていない．
平成25年度はレーザー生成プラズマ光源から放射される広帯域な紫外・真空紫外光を波長掃引し試料に照射することで光脱離を誘起し，その脱離種を四重極質量分析器により検出する装置を構築した．分子構造が似ているポリエチレンとポリ塩化ビニルの有機化合物を試料として用いて光脱離質量分析測定を行い，比較検討を行った．ポリ塩化ビニルの場合，波長200 nm以下の真空紫外域の光を照射すると質量数35と37の塩素の同位体，および質量数36のHClが検出された．これはポリ塩化ビニル内のC-Cl結合が真空紫外光照射によって切断されたためだと考えられる．しかしながら，C-Cl結合の結合エネルギー3.5 eV（波長：352 nm）より高光子エネルギーでなければ．脱離が生じないことがわかった．一方，ポリエチレンの場合には，質量数28のCOと質量数44のCO2の信号が，波長170 nm以下の光を照射した際に検出された．ポリ塩化ビニルでも同様の波長において微小なCOとCO2の信号が検出された．これらの信号は波長依存性があることから，試料由来のCが真空紫外光照射によって光脱離し，チャンバー内の酸素と結合したためだと考えられる．この場合もC-C結合の結合エネルギー3.6 eVよりも高い光子エネルギーに対応する波長において光脱離が観測された．これらの結果は，光脱離現象が，照射する光の波長（光子エネルギー），および試料の結合エネルギーに依存していることを示唆している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度に得られた結果として，ポリ塩化ビニルの場合，分子内のC-C結合とC-Cl結合の結合エネルギーは，ぞれぞれ3.6 eVと3.5 eVほとんど等しいにもかかわらず，若干結合エネルギーの低い塩化物の脱離信号は非常に大きかったが，炭素を含む脱離種はほとんど観測されなかった．一方，ポリ塩化ビニルと似た分子構造を持つポリエチレンでは，炭素を含む脱離種の信号が観測されたが，ポリ塩化ビニルの塩化物の脱離信号よりも圧倒的に小さかった．これは，光脱離現象が分子内で選択的，もしくは共鳴的に生じていると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
光脱離を表面分析技術に応用するために，光脱離に関するデータのさらなる蓄積が必要である．今後は測定対象を順次拡張しながら光脱離の実験を実施し，得られた結果を基としてデータベースの構築を行う．それを基に光化学反応過程の解析を進め，物質の表面状態，および化学結合状態に関してどのような情報が得られるのかを明確する．またX線光電子分光装置や原子間力顕微鏡等の既存の表面分析装置を用いて，光脱離前後の試料の表面状態を観察，および比較することで極端紫外光による脱離現象を理解するための一助とする．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当該年度は，測定試料を現有の物を使用したため購入の必要がなかった．またガスプラズマを光源として用いて測定を行ったため，固体ターゲット媒質を購入しなかったため．
次年度は測定対象を拡張していく予定であり，その購入費用として支出する予定である．
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