高エネルギー白色SR平行マイクロビームの細束化と素子局所スペクトル分布像の可視化

• 研究課題/領域番号: 16360012
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 近浦 吉則 九州工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (40016168)
• 研究分担者: 鈴木 芳文 九州工業大学, 大学院工学研究科, 助教授 (10206550)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 12,500千円 (直接経費: 12,500千円); 2006年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 2005年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 2004年度: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円)
• キーワード: シンクロトロン光 / マイクロビーム / X線散乱トポグラフィ / デバイス構造評価 / イメージング / 可視化 / 散乱トポグラフィ / 素子構造評価

研究概要

高い輝度の放射光5□mΦのマイクロビーム微小構造スペクトロスコピーを伴う結晶内部の状態を高分解能可視化する散乱トポグラフ観察が可能となる状態を達成していたが、ルーチン的にこの実験配置を再現性よく作ることは高度の熟練を要した。研究初期においてこの改善をまず行った。まず最初に、マイクロホールコリメーター(MHC)によってビームの微細化を達成し、種々のケースの計算機シミュレーションを行い、その予測を立てた。このシミレーションをもとに、マイクロビームの形成実験を成功裏に達成した。
さらに、結晶評価の新たなツールと成り得るマイクロビームを用いた結晶内部のペンデルビート現象の測定の試みにより、マイクロビームから動力学的回折が生じ、波長変化に対応した積分強度のペンデルビート現象が明瞭に観察された。また散乱トポグラフィーで試料を観察した範囲において測定箇所を変えてエネルギーペンデルビート測定を行い、原子散乱因子の計測をした。次に歪を有する不完全結晶の二次構造の可視化に成功した。このような歪を有する不完全な結晶の「無歪イメージング」とその画像の統計的動力学回折理論による解釈を初めて成功した。新しい構造評価を行うことができた。
この応用としてGaAs基盤上にN+イオン分子線エビ成長させたGaN膜の観察を行った。4軸ゴニオによるマッピングによる逆格子平均構造を調べた上で、マイクロビーム走査による構造イメージングを行い、GaNウルツァイトエピ膜とGaNウルツァイトージンクブレンド混晶は異なる成長をしていることが判明した。結晶の格子傾き(方位分布)と格子間隔(残留応力分布)の構造分布の可視化も成功した。観察対象としての電子素子に加えて生体の可視化に適用して、重要な成果(研究成果報告書)を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Dislocation Elimination in Czochralski Silicon Crystal Growth Revealed by White X-Ray Topography Conbined wuth Topo-Tomographic Technique (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Kawado, S.Iida, K.Kajiwara, Y.Suzuki, Y.Chikaura
  • 雑誌名: Synchrotron Radiation Instrumentation CB879 ページ: 1545-1549
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] X-ray reciprocal space maps and x-ray scattering topographic observation of GaN layer on GaAs (001) in plasma-assisted molecular Beam Epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Suzuki, M.Shinbara, H.Kii, Y.Chikaura
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 101・6
  • NAID: 120002443198
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] X-ray reciprocal space maps and x-ray scattering topographic observation of GaN layer on GaAs (001) in plasma-assisted molecular Beam Epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Suzuki, M.Shinbara, H.Kii, Y.Chikaura
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 101
  • NAID: 120002443198
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] X-ray reciprocal space maps and x-ray scattering topographic oservation of GaN layer on GaAs(001) in plasma-assisted molecular beam (2007)
  • 著者名/発表者名: 鈴木芳文, 新原正和, 城井秀樹, 近浦吉則
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 101・6
• [雑誌論文] Sharper Image of Breast Cancer Cells and Stroma in Dense Breast Using Thinner Angular Filter under X-Ray Dark-Field Imaging (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Ando, H.Sugiyama, S.Ichihara, T.Endo, H.Bando, K.Yamasaki, Y.Chikaura, H.Esumi, A.Maksimenko, G.Li
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 45・28
  • NAID: 10017653717
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Sharper Image of Breast Cancer Cells and Stroma in Dense Breast Using Thinner Angular Filter under X-Ray Dark-Field Imaging (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Ando, H.Sugiyama, S.Ichihara, T.Endo, H.Bando, K.Yamasaki, Y.Chikaura, H.Esumi, A.Maksimenko, G.Li
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 45
  • NAID: 10017653717
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Sharper Image of Breast Cancer Cells and Stroma in Dense Breast Using Thinner Angular Filter under X-Ray Dark-Field Imaging (2006)
  • 著者名/発表者名: 安藤正海, 杉山博, 市原秀, 遠藤登紀子, 坂東弘子, 山崎克人, 大林千穂, 近浦吉則, 江住博康
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 45・28
  • NAID: 10017653717
• [雑誌論文] First Attempt at #D X-Ray Visualization of DCIS due to Refraction Contrast - In Good Relation to Pathological View (2006)
  • 著者名/発表者名: 安藤正海, 赤塚孝雄, 坂東弘子, 近浦吉則, 遠藤登紀子, 橋本栄子, 平野啓一, 兵頭和幸, 市原秀, 大林千穂, 杉山博, 上野栄, 山崎克人, 津坂哲也
  • 雑誌名: Digital Mammography LNCS4046 ページ: 525-532
• [雑誌論文] Plane Wave Synchrotron X-ray Topography Observation of Grown-in Microdefects in a Slowly Pulled CZ-Silicon Crystals (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Iida, S.Kawado, T.Maehama, K.Kajiwara, S.Kimura, J.Matsui, Y.Suzuki, Y.Chikaura
  • 雑誌名: J. Phys. D : Appl. Phys. 38
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] New Topographic Method of Detecting Microdefects Using Weak-Beam Topography with White X-Rays (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Kajiwara, S.Kimura, Y.Chikaura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 44 ページ: 4211-4212
  • NAID: 10016442504
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] White Microbeam X-Ray Spectro-Scattering Topography on the Domain Structure of Strontium Titanate (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Kajiwara, T.Ozaki, H.Sakaue, Y.Taketomi, Y.Chikaura
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Methods in Physics Research B B238 ページ: 248-250
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Three-dimensional structure of dislocations in silicon determined by synchrotron white x-ray topography combined with a topo-tomographic technique (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kawado, T.Taishi, S.Iida, Y.Suzuki, Y.Chikaura, K.Kajiwara
  • 雑誌名: J. Phys. D : Appl.Phys. 38
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Design of BL15 at Saga Light Source (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Okajima, Y.Chikaura, M.Tabata, H.Hashimoto, Y.Soejima, K.Hara, N.Hiramatsu
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Methods in Physics Research B B 238 ページ: 185-188
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] White beam X-ray topographic measurement of spontaneous strain in strontium titanate. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Ozaki, K.Kusunose, H.Sakaue, H.Okamoto, K.Kajiwara, Y.Suzuki, Y.Chikaura
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Methods in Physics Research B B 238 ページ: 255-258
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Lattice Orientation Imaging of C_<60>-Fullerene Single Crystal with Microbeam-Scanning-Type X-ray Scattering Topography Using Charged-Coupled Device Detector (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Suzuki, Y.Chikaura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 44 No. 12 ページ: 8679-8683
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Three-dimensional structure of dislocations in silicon determined by synchrotron white x-ray topography combined with a topo-tomographic technique (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kawado, T.Taishi, S.Iida, Y.Suzuki, Y.Chikaura, K.Kajiwara
  • 雑誌名: J. Phys. D : Appl. Phys. 38
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Design of BL15 at Saga Light Source (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Okajima, Y.Chikaura, M.Tabata, H.Hashimoto, Y.Soejima, K.Hara, N.Hiramatsu
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Methods in Physics Research B B238 ページ: 185-188
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] White beam X-ray topographic measurement of spontaneous strain in strontium titanate. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Ozaki, K.Kusunose, H.Sakaue, H.Okamoto, K.Kajiwara, Y.Suzuki, Y.Chikaura
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Methods in Physics Research B B238 ページ: 255-258
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Lattice Orientation Imaging of C60-Fullerene Single Crystal with Microbeam-Scanning-Type X-ray Scattering Topography Using Charged-Coupled Device Detector (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Suzuki, Y.Chikaura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 44 ページ: 8679-8683
  • NAID: 130004532972
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Three-dimensional structure of dislocations in silicon determined by synchrotron white x-ray topography combined with a topo-tomographic technique (2005)
  • 著者名/発表者名: 川戸清爾, 太子敏則, 飯田敏, 鈴木芳文, 近浦吉則, 梶原堅太郎
  • 雑誌名: J.Phys.D : Appl.Phys. 38
• [雑誌論文] Plane Wave Synchrotron X-ray Topography Observation of Grown-in Microdefects in Slowly Pulled CZ Silicon Crysttals (2005)
  • 著者名/発表者名: 飯田敏, 川戸清爾, 前濱剛廣, 梶原堅太郎, 木村滋, 松井純爾, 鈴木芳文, 近浦吉則
  • 雑誌名: J.Phys.D : Appl.Phys. 38
• [雑誌論文] White beam X-ray topographic measurement of spontaneous strain in strontium titanate. (2005)
  • 著者名/発表者名: 尾崎徹, 楠瀬健太, 岡本博之, 梶原堅太郎, 鈴木芳文, 近浦吉則
  • 雑誌名: Nuclear instruments and Methods in Physics Research B238 ページ: 255-258
• [雑誌論文] Lattice Orientation Imaging of C_<60>-Fullerene Single Crystal with Microbeam-Scanning-Type X-ray Scattering Topography Using Charged-Coupled Device Detector (2005)
  • 著者名/発表者名: 鈴木芳文, 近浦吉則
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 44No.12 ページ: 8679-8683
• [雑誌論文] Determination of the three-dimensional structure of dislocations in silicon by synchrotron white X-ray topography combined with a topo-tomographic technique (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Kawado, T.Taishi, S.Iida, Y.Suzuki, Y.Chikaura, K.Kajiwara
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation Vol. 11 ページ: 304-308
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Observation of Silicon Front Surface Topographs of a ULSI-Wafer by Synchrotron X-ray Plane Wave (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Suzuki, Y.Tsukasaki, K.Kajiwara, S.Kawado, S.Iida, Y.Chikaura
  • 雑誌名: Journal of Applied. Physics Vol.96 No. 12 ページ: 6259-6261
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The X-Ray Microscopy Project at SagaLS (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Yasumoto, K.Takemoto, E.Ishiguro, H.Kihara, T.Tomimasu, N.kamijo, Y.chikaura
  • 雑誌名: AIP Proceedings of Portable Synchrotron Light Source and Advanced Applications ページ: 152-155
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] White X-ray Topography combined with a Topo-Tomographic Technique for Determining Three-Dimensional Dislocation Structures in Silicon (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Kawado, S.Iida, Y.Chikaura
  • 雑誌名: SPring-8 Research Frontiers 2004 ページ: 127-128
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Determination of the three-dimensional structure of dislocations in silicon by synchrotron white X-ray topography combined with a topo-tomographic technique (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Kawado, T.Taishi, S.Iida, Y.Suzuki, Y.Chikaura, K.Kajiwara
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 11 ページ: 304-308
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Observation of Silicon Front Surface Topographs of a ULSI-Wafer by Synchrotron X-ray Plane Wave (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Suzuki, Y.Tsukasaki, K.Kajiwara, S.Kawado, S.Iida, Y.Chikaura
  • 雑誌名: Journal of Applied. Physics 96 ページ: 6259-6261
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] White X-ray Topography combined with a Topo-Tomographic Technique for Determining Three-Dimensional Dislocation Structures in Silicon (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Kawado, S.Iida, Y.Chikaura
  • 雑誌名: SPring-8 Research Frontiers ページ: 127-128
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Determination of the three-dimensional structure of dislocations in silicon by synchrotron white X-ray topography combined with a topo-tomographic technique (2004)
  • 著者名/発表者名: 川戸清爾, 太子敏則, 飯田敏, 鈴木芳文, 近浦吉則, 梶原堅太郎
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation Vol.11 ページ: 304-308
• [雑誌論文] Observation of Silicon Front Surface Topographs of a ULSI-Wafer by Synchrotron X-ray Plane Wave (2004)
  • 著者名/発表者名: 鈴木芳文, 塚崎祥充, 川戸清爾, 梶原堅太郎, 飯田敏, 近浦吉則
  • 雑誌名: Journal of Applied.Physics Vol.96 No.12 ページ: 6259-6261
• [図書] Digital Mammography (First Attempt at #D X-Ray Visualization of DCIS due to Refraction Contrast - In Good Relation to Pathological View) (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Ando, T.Akatsuka, H.Bando, Y.Chikaura, T.Endo, E.Hashimoto, K.Hirano, K.Hyodo, S.Ichihara, A.Maksimenko, C.Ohbayashi, H.Sugiyama, E.Ueno, K.Yamasaki, T.Yuasa
  • 出版者: Springer-Verlag Berlin, Heiderberg
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より