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高度産業科学技術研究所 兵庫県立大学 UNIVERSITY OF HYOGO
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ナノ構造科学分野


研究内容
原子状水素照射による表面改質に関する研究
水素分子は、高温に加熱した触媒体で原子状水素に分解されます。原子状水素は、非常に反応性が高いため、炭素由来の表面汚染物除去、酸化膜除去、レジストのエッチングなど、様々な応用に使われています。原子状水素の照射により表面反応が起こり、その結果、表面の性質を変化(表面改質)させることができます。 ニュースバル放射光施設・材料分析ビームライン(7B)のエンドステーションに原子状水素発生装置を設置することにより、原子状水素を材料に照射した後、材料を大気に曝露することなしで、放射光を利用した表面分析を行うことができます。放射光を用いると、より表面に敏感な実験条件で分析することができ、原子状水素照射後の材料表面の状態を詳細に調べることが可能になります。
原子状水素を照射していない部分(中央の長方形)は、表面が焦げ茶色で汚れていますが、原子状水素を照射した部分は、銅板全体が銅色になり表面汚染が除去されたことを示しています。 原子状水素照射前後の銅板に対する光電子分光スペクトルを下に示しています。銅表面は、大気中に置かれた状態では、表面が酸化されかつ炭素由来の汚染物が付着しています。原子状水素照射後、酸素および炭素由来のピーク強度が急激に小さくなり、銅由来のピーク強度が急激に大きくなっていることがわかります。このように原子状水素の照射により、炭素由来の汚染物や酸化物が除去可能であることを示しています。我々のグループでは、各種材料に対し、原子状水素照射の影響を調べています。
原子状水素を照射した銅板の写真
▲ 原子状水素を照射した銅板の写真

原子状水素を照射前後の光電子スペクトル
▲ 原子状水素を照射前後の光電子スペクトル

光電子分光および吸収分光法を用いた機能性材料の物性研究
電子蓄積リング“ニュースバル”から発生する軟X線領域の放射光を利用し、様々な機能性材料の物性研究を行っています。物質に軟X線領域の放射光を照射すると、光電効果により、電子が物質内から飛び出してきます。その電子は、光電子と呼ばれ、その運動エネルギーや放出角を調べることにより、電子が物質内にいたときの物性に関する情報を明らかにすることができます。この分析法は、光電子分光法と呼ばれており、内殻準位や価電子帯のような電子の占有状態に関する情報が得られます。例えば、フッ素含有自己組織化膜(FAS-13)に対する炭素1s準位の光電子スペクトルを下に示してあり、この材料には、結合状態が異なった3種類の炭素が存在していることが分かります。
 軟X線吸収分光は、内殻準位から非占有状態への電子遷移を調べる手法であり、励起エネルギーを選択することにより、調べたい元素を特定した電子遷移に関する情報を得ることができます。放射光は直線偏光しており、内殻準位が1sの場合、遷移の選択則により、偏光方向と物質のπ*結合またはσ*結合の方向が一致した場合に遷移が限られ、物質の結合がどのようになっているのかを明らかにすることができます。高分子液晶(PMCB6M)に対する吸収スペクトルを下に示してあり、入射角(偏光方向)を変えることにより、285eVのピーク強度が変化しており、材料中の分子が配向していることを示しています。電子収量法だけでなく、オージェ電子収量法、蛍光収量法の3種類の計測手法で同時測定が可能であり、深さ方向に関する情報を得ることができます。
 我々のグループでは、これら分光手法を組み合わせ、様々な機能性材料に関する物性研究を進めています。
フッ素含有自己組織化膜(FAS-13)の炭素1s内殻光電子スペクトル
▲ フッ素含有自己組織化膜(FAS-13)の炭素1s内殻光電子スペクトル

高分子液晶(PMCB6M)に対する炭素K端軟X線吸収スペクトル
▲ 高分子液晶(PMCB6M)に対する炭素K端軟X線吸収スペクトル

実験設備

・電子顕微鏡装置
・走査プローブ顕微鏡
実験装置

ビームライン
・BL7B (材料評価ビームライン)
・光電子分光
・吸収分光
bl07b

構成メンバー
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研究業績
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お問い合わせ
〒678-1205 兵庫県赤穂郡上郡町光都3丁目1番2号
兵庫県立大学 高度産業科学技術研究所 ナノ構造科学分野
e-mail:haruyama(a)lasti.u-hyogo.ac.jp , (a)は、@に変更して送信してください。

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