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アモルファス薄膜の特徴
アモルファス薄膜は、光学材料、太陽電池、ディスプレイなど様々な用途に用いられます。金属やセラミックスなどの結晶性材料が、単位構造が周期的に配列した構造を有するのに対し、アモルファス薄膜には周期的な構造がないという違いがあります。アモルファス薄膜では各原子が緩く結合しており、柔軟な構造変化を示しますが、その構造が材料特性に大きく影響します。
X線PDFによるアモルファス薄膜の構造解析
アモルファス薄膜は周期構造を持たないため、X線全散乱測定から二体分布関数 (Pair Distribution Function: PDF*) を求めることで構造を評価しますが、通常の透過型X線全散乱測定では薄膜の構造を評価することはできません。日産アークでは、放射光斜入射X線回折 (Grazing-Incidence X-ray Diffraction: GI-XRD) でデータを取得し、PDF解析を行なうことで、アモルファス薄膜を定性定量的に評価できます。＊PDF (Pair Distribution Function) : 距離がrの原子対の頻度を表す。
X線PDFによるアモルファスシリカの解析事例
製法の異なるアモルファスシリカについてX線PDF解析した結果、スパッタ膜と熱酸化膜では成分が異なり、熱酸化膜ではSiクラスターが含まれていることが確認できました。また、これらのデータをSiO2、Siクラスターでフィッティングすることで相分率を定量的に評価できます。
| パラメータ | スパッタ膜 | 熱酸化膜 |
|---|---|---|
| SiO2 | ||
| 相分率(mol%) | 100 | 95 |
| Siクラスター | ||
| 相分率(mol%) | 0 | 5 |
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