ナノ積層薄膜の電子密度精密測定法の開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06555092
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 橋爪 弘雄 東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (10011123)
• 研究分担者: 熊谷 一夫 理学電機株式会社, 設計部, 課長 ; 坂田 修身 東京工業大学, 工業材料研究所, 助手 (40215629)
• キーワード: X線フレネル反射 / 積層薄膜 / 電子密度分布 / 界面構造 / 非鏡面反射 / 相関構造

研究概要

(1)X線反射率測定装置の完成:前年度に設置したX線反射率測定装置を立上げ、制御プログラムの整備、問題点の解決、性能試験を行なった。2軸ゴニオメータ、X線計数装置、制御系から成る本装置は、モノクロメータおよびアナライザーとして非対称チャンネル・カット結晶を用い、回転陽極型X線発生装置(出力18KW)と組合せて使用すると、試料の電子密度決定に必要な高分解能X線反射率データを短時間に収集できる。計算機によって制御され、一連の走査(scan)を自動的に行なうことが可能である。測定プログラムは計数系の数え落としを補正するルーチンを含み、500,000 cpsまでのX線強度を正確に測定する。光学系が厳密なため、線源出力を変化させると陽極ドラムの熱膨張によって焦点位置が僅かに移動し、X線強度が変化する問題点があったが、発生装置を一定出力で運転することにより解決した。散乱角数^°までの鏡面反射率プロファイルは数時間で測定でき、非鏡面散漫散乱の測定も可能である。本研究で開発された装置は各種積層材料の構造研究に実用的に用いることができる。(2)シミュレーション・プログラムの開発:鏡面反射は積層膜を構成する複数の薄膜の厚さ、法線方向の界面ラフネスについて情報を与えるが、非鏡面散漫散乱から界面の面内および面間の相関構造を調べることができる。この目的のために、歪み波ボルン近似によるX線散乱シミュレーション・プログラムを開発した。(3)位相問題の研究:散乱データから電子密度の分布を決定するのは典型的な位相問題である。X線結晶構造解析で用いられる異常分散法を応用し、モデルを使わずに積層薄膜の電子密度分布をX線反射率データから直接求める方法を研究した。Al-C/Ge試料について積層構造を再現することに成功した。

研究成果

• [文献書誌] A, Yu, Nikulin 他: "Mapping of Two-Dimensional Lattice Distortions in Silicon Crystals at Shbmiuomelen Resulution from X-ray Rocking-Curve Data." J. Applied Crystorllography. 27. 338-344 (1994)
• [文献書誌] O. Sakata & H. Hashizume: "Vltahigh Vacuum diffraetoweter for gtazing-angle X-ray Standing-wave experiuents at a vertical wigglen source" Reviem of Scientific Iustruaents. 66. 1364-1366 (1995)
• [文献書誌] A, Yu, Nikulin 他: "High-resolution tiple-uystal X-ray diffraction experiunents perforwed at the Anstraliam National beamline facility on a silicon sample" J. Applied Crystorllography. 28. 57-60 (1995)
• [文献書誌] O. Sakata & H. Hashizume: "Propenties of-qrazuing X-ray standing waves and their apbication to an ansenic-deposited si(III)(X)smface" Acta Crystallographica. A51. 375-384 (1995)
• [文献書誌] A, Yu, Nikulin 他: "High-resolution auapping of two-dimensional lattiu distortions in ion-implanted uystals from X-ray aiffractowetry data" J. Applied Crystorllography. 28. 803-811 (1995)