JPH06235707A - Surface/interface structure analyzing method - Google Patents

Surface/interface structure analyzing method

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JPH06235707A
JPH06235707A JP4178193A JP4178193A JPH06235707A JP H06235707 A JPH06235707 A JP H06235707A JP 4178193 A JP4178193 A JP 4178193A JP 4178193 A JP4178193 A JP 4178193A JP H06235707 A JPH06235707 A JP H06235707A
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JP
Japan
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ray
sulfur
rays
energy
atom
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JP4178193A
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Japanese (ja)
Inventor
Munehiro Sugiyama
宗弘 杉山
Satoshi Maeyama
智 前山
Masaharu Oshima
正治 尾嶋
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a surface/interface analyzing method in which atomic sequence can be analyzed even for a different chemical bonding state of atoms constituting the surface of the interface. CONSTITUTION:(111)B face sample of oxidized gallium arsenide subjected to sulfur surface treatment is irradiated with monochromatic soft X-rays of 2472eV representative of the energy for observing the structure close to the X-ray absorbing end of a nonoxidizing sulfur atom. The incident angle is varied around a Bragg diffraction angle, i.e., 50.201 deg., thus measuring the intensity of sulfur Kalphafluorescent X-rays emitted from sulfur atoms excited by an X-ray standing wave. Similarly, the sample is irradiated with monochromatic soft X-rays of 2482 eV representative of the energy for observing the structure close to the X-ray absorbing end of a sulfur oxide atom at an incident angle of Bragg diffraction angle, i.e., 49.925 deg., or thereabout thus measuring the intensity of fluorescent X-rays. Positional analysis is conducted individually for nonoxidizing sulfur atom and oxidized sulfur atom based on the intensity profiles.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体や金属材料の表
面及び界面の原子配列をX線定在波を用いて解析する表
面・界面構造解析方法に関し、特に表面や界面を構成す
る原子の化学結合状態を識別して解析する表面・界面構
造解析方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface / interface structure analysis method for analyzing the atomic arrangement on the surface and interface of a semiconductor or a metal material by using an X-ray standing wave. The present invention relates to a surface / interface structure analysis method for identifying and analyzing a chemical bond state.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板結晶の完全性が高く単色平行X線に
対してブラッグ条件を満たしているとき、X線の動力学
的回折効果により入射X線とその回折波である回折X線
の干渉が起こり、入射X線と回折X線が重なり合う結晶
表面付近に結晶の反射面間隔と同じ周期の定在波が発生
する。そして、このX線定在波の腹と節の位置はブラッ
グ条件が成立する付近において変化することがバッタマ
ン(B.W.Batterman )によって1964年に報告され
た。1980年代からこの現象は、試料の表面層あるい
は組成の異なる層からなる多層構造の試料の界面層を構
成する原子の配列の構造解析に応用されるようになっ
た。
2. Description of the Related Art When a substrate crystal is highly perfect and Bragg conditions are satisfied for monochromatic parallel X-rays, an incident X-ray and its diffracted X-ray interfere with each other due to a dynamic diffraction effect of the X-ray. Occurs, and a standing wave having the same period as the distance between the reflecting surfaces of the crystal is generated near the surface of the crystal where the incident X-rays and the diffracted X-rays overlap. Then, in 1964, BWBatterman reported that the positions of the antinodes and nodes of the X-ray standing wave changed in the vicinity where the Bragg condition was satisfied. Since the 1980s, this phenomenon has been applied to the structural analysis of the arrangement of atoms constituting the surface layer of the sample or the interface layer of the sample having a multi-layered structure having different compositions.

【0003】このような表面・界面構造解析方法では、
まず単一のエネルギを有する単色X線の試料への入射角
を試料結晶の方位を自由に調節できる高精度のゴニオメ
ータによりブラッグ条件が成立する付近で連続的に変化
させて、入射X線と回折X線が重なったX線定在波によ
って励起された解析対象の原子からの二次放射線の強度
を測定する。二次放射線としては、例えばX線照射で励
起されることによって物質から放射されたその物質に特
有なエネルギを有する特性X線である蛍光X線がある。
そして、この二次放射線の強度は、その原子位置に固有
の強度特性である強度プロファイルを示すので、結晶表
面の原子や結晶表面に吸着した原子の位置を決定でき
る。また、二次放射線として透過能の大きな蛍光X線の
強度プロファイルを測定すれば、結晶中に含まれる不純
物原子や不純物が埋め込まれた界面層付近に存在する原
子の位置も解析できる。
In such a surface / interface structure analysis method,
First, the incident angle of a monochromatic X-ray having a single energy to the sample is continuously changed in the vicinity of the Bragg condition being satisfied by a highly accurate goniometer that can freely adjust the orientation of the sample crystal, and the incident X-ray and diffraction The intensity of the secondary radiation from the atom to be analyzed excited by the X-ray standing wave in which the X-rays overlap is measured. The secondary radiation includes, for example, fluorescent X-rays, which are characteristic X-rays emitted from a substance by being excited by X-ray irradiation and having energy peculiar to the substance.
Since the intensity of the secondary radiation shows an intensity profile that is an intensity characteristic peculiar to the atomic position, the position of the atom on the crystal surface or the atom adsorbed on the crystal surface can be determined. Further, by measuring the intensity profile of fluorescent X-rays having a high transmissivity as the secondary radiation, the positions of the impurity atoms contained in the crystal and the atoms existing near the interface layer in which the impurities are embedded can be analyzed.

【0004】ところで、原子のK殻又はL殻から電子を
追い出すことが可能なエネルギに相当するK吸収端やL
吸収端より約50eVまでの高いエネルギ領域では、吸
収係数が短周期で複雑な振動をするX線吸収端近傍構造
(X-ray absorption near edge structure,XANES)が観
測でき、この領域では二次放射線の励起効率が入射X線
のエネルギによって急激に変化する。よって、X線吸収
端近傍構造は測定の障害となる不要な二次放射線を放射
することになるので、従来のX線定在波を用いた構造解
析では、解析対象の原子を励起して二次放射線を放射さ
せるための入射X線のエネルギが、二次放射線の励起効
率のエネルギ依存度が小さいK吸収端やL吸収端よりも
数百eV以上高いエネルギのX線が用いられてきた。
By the way, the K-absorption edge or L corresponding to the energy capable of driving out an electron from the K-shell or L-shell of an atom.
In the high energy region up to about 50 eV from the absorption edge, an X-ray absorption near edge structure (XANES) in which the absorption coefficient oscillates in a short cycle and is complicated, and secondary radiation is observed in this region. The excitation efficiency of a is drastically changed by the energy of the incident X-ray. Therefore, since the structure near the X-ray absorption edge emits unnecessary secondary radiation that hinders measurement, in the conventional structure analysis using the X-ray standing wave, the atoms to be analyzed are excited by the secondary radiation. The energy of incident X-rays for emitting secondary radiation has been higher than the K-absorption edge and the L-absorption edge, whose energy dependence of the excitation efficiency of secondary radiation is small, by several hundreds eV or more.

【0005】また、表面あるいは界面における原子配列
は、それら原子の化学結合状態に依存する。表面あるい
は界面を形成する原子の化学結合状態は1種類とは限ら
ず、数種類の化学結合状態が島状に混在する場合もあ
る。また、表面第1層と第2層では同種原子であっても
化学結合状態は異なるように、表面あるいは界面の深さ
方向においても、化学結合状態が異なり原子間の結合距
離等が異なる場合が考えられる。したがって、上記のよ
うなX線定在波を用いた表面・界面構造解析方法は、解
析対象の原子の化学結合状態を区別していないので、表
面や界面に存在する解析対象の原子全てについての平均
的な配列に関する情報を得ているということができる。
The atomic arrangement on the surface or interface depends on the chemical bonding state of those atoms. The chemical bond state of atoms forming the surface or interface is not limited to one kind, and several kinds of chemical bond states may coexist in an island shape. Further, even if the same kind of atoms have different chemical bond states on the surface first layer and the second layer, the chemical bond state may differ and the bond distance between atoms may differ also in the depth direction of the surface or interface. Conceivable. Therefore, since the surface / interface structure analysis method using the X-ray standing wave as described above does not distinguish between the chemical bond states of the atoms to be analyzed, it is possible to analyze all the atoms to be analyzed existing on the surface or interface. We can say that we are getting information about the average sequence.

【0006】なお、これらについては、文献[B.W.Batt
erman;「Effect of Dynamical Diffraction in X-Ray Fl
uorescence Scattering」,Phys.Rev.,Vol.133A,p.759-76
4,1964(バッタマン;「蛍光X線散乱における動力学的
回折の効果」フィジカル レビュー、第A133巻、7
59―764頁、1964年)]や、文献[P.L.Cowan
et al.,;「X-Ray Standing Waves at Crystal Surface
s」,Phys.Rev.Lett.,Vol.44,p.1680-1683,1980 (カウア
ン他;「結晶表面のX線定在波」フィジカル レビュー
レター、第44巻、1680―1683頁、1980
年)]に記載されている。
[0006] Regarding these, reference [BWBatt
erman; `` Effect of Dynamical Diffraction in X-Ray Fl
uorescence Scattering '', Phys. Rev., Vol.133A, p.759-76
4, 1964 (Bataman; "Effect of dynamical diffraction on X-ray fluorescence scattering", Physical Review, Volume A133, 7).
59-764, 1964)] and the literature [PLCowan
et al.,; "X-Ray Standing Waves at Crystal Surface
S., Phys. Rev. Lett., Vol.44, p. 1680-1683, 1980 (Kauan et al .; "X-ray standing wave on the crystal surface", Physical Review Letter, Vol. 44, pp. 1680-1683, 1980.
Year)]].

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のX
線定在波を用いた表面・界面構造解析方法では、解析対
象の原子の化学結合状態を区別できないので、表面や界
面に存在する解析対象の原子全てについての平均的な配
列に関する情報しか得られないという問題点があった。
本発明は、上記課題を解決するために、表面あるいは界
面を構成する原子の化学結合状態が異なっていても原子
配列を解析することができる表面・界面構造解析方法を
提供することを目的とする。
As described above, the conventional X
Since the surface / interface structure analysis method using line standing waves cannot distinguish the chemical bond state of the analysis target atoms, only information on the average sequence of all the analysis target atoms existing on the surface or interface can be obtained. There was a problem that it did not exist.
In order to solve the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a surface / interface structure analysis method capable of analyzing the atomic arrangement even if the chemical bonding states of the atoms constituting the surface or interface are different. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、試料の表面層
あるいは組成の異なる層からなる多層構造の試料の界面
層を構成する原子のX線吸収端のエネルギ、又はその原
子のX線吸収端よりも高いエネルギ領域においてX線吸
収端近傍構造が観測されるエネルギを有する単色X線を
試料に入射させるものである。
According to the present invention, the energy of the X-ray absorption edge of an atom or the X-ray absorption of the atom constituting the interface layer of a sample having a multilayer structure composed of a surface layer of the sample or layers having different compositions is used. A monochromatic X-ray having energy that allows the structure near the X-ray absorption edge to be observed in an energy region higher than the edge is incident on the sample.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、試料の表面層あるいは界面層
を構成する原子のX線吸収端のエネルギ、又はその原子
のX線吸収端近傍構造が観測されるエネルギを有する単
色X線が、ブラッグ回折を起こす入射角の付近で入射角
を連続的に変えられながら試料に照射され、この入射単
色X線と回折X線の干渉効果から生じたX線定在波によ
って励起された原子からの二次放射線が測定される。
According to the present invention, a monochromatic X-ray having energy at the X-ray absorption edge of an atom constituting the surface layer or interface layer of the sample, or energy at which the structure near the X-ray absorption edge of the atom is observed, From the atoms excited by the X-ray standing wave generated by the interference effect of the incident monochromatic X-rays and the diffracted X-rays, the sample is irradiated while the incident angle is continuously changed in the vicinity of the incident angle causing the Bragg diffraction. Secondary radiation is measured.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明の1実施例を示す表面・界面構
造解析方法を説明するための図であり、酸化された硫黄
表面処理砒化ガリウム(111)B面試料を対象として
硫黄Kα蛍光X線の強度を測定した結果を示す図であ
る。この測定では、まず結晶面が(111)B面である
砒化ガリウム(111)B面ウエハを硫化アンモニウム
溶液に約1時間浸し、真空中において300℃で15分
加熱した後に、大気中に放置してこの硫黄表面処理砒化
ガリウム(111)B面試料を酸化させる。
EXAMPLE FIG. 1 is a diagram for explaining a surface / interface structure analysis method according to an example of the present invention, in which sulfur Kα fluorescence is applied to an oxidized sulfur surface-treated gallium arsenide (111) B-plane sample. It is a figure which shows the result of having measured the intensity | strength of X-ray. In this measurement, first, a gallium arsenide (111) B-plane wafer whose crystal plane is the (111) B plane was immersed in an ammonium sulfide solution for about 1 hour, heated in vacuum at 300 ° C. for 15 minutes, and then left in the atmosphere. The sulfur surface-treated gallium arsenide (111) B-face sample is oxidized.

【0011】次に、連続X線源であるシンクロトロンか
らの放射線をInSb結晶で分光して得られた単色軟X
線をこの酸化された硫黄表面処理砒化ガリウム(11
1)B面試料に入射X線として照射し、その単色軟X線
のエネルギを硫黄原子の2470eV付近の硫黄K吸収
端の領域において連続的に変化させる。そして、図1
は、このような単色軟X線を照射して硫黄原子を励起
し、硫黄原子の最も内殻の準位であるK殻へ電子が移る
ときに放出される硫黄Kα蛍光X線の強度をX線半導体
検出器を用いて測定した結果である。
Next, monochromatic soft X obtained by dispersing radiation from a synchrotron, which is a continuous X-ray source, with an InSb crystal.
Wires are used for this oxidized sulfur surface treated gallium arsenide (11
1) Irradiate a B-plane sample as incident X-rays, and continuously change the energy of the monochromatic soft X-rays in the sulfur K absorption edge region near 2470 eV of sulfur atoms. And FIG.
Irradiates such a monochromatic soft X-ray to excite the sulfur atom, and the intensity of the sulfur Kα fluorescent X-ray emitted when the electron moves to the K shell, which is the most inner shell level of the sulfur atom, is X. It is a result measured using a line semiconductor detector.

【0012】図1では、2472eVの単色軟X線のエ
ネルギをピークとする吸収端と、同じく2482eVを
ピークとする吸収端と、これら各吸収端から2520e
Vまでの領域でX線吸収端近傍構造とが観測される。こ
のX線吸収端近傍構造に基づくと、2470eV付近か
ら硫黄Kα蛍光X線の強度が急激に増大する2472e
Vの吸収端は、酸化されていない硫黄のK吸収端であ
る。また、同様に2482eVの巨大な吸収端は、酸化
された硫黄のK吸収端であり、このK吸収端は酸化され
ていない硫黄のK吸収端に比べて約10eV高いエネル
ギ側に移動している。
In FIG. 1, an absorption edge peaking at the energy of a monochromatic soft X-ray of 2472 eV, an absorption edge peaking at 2482 eV, and 2520 e from each of these absorption edges.
In the region up to V, a structure near the X-ray absorption edge is observed. Based on this structure near the X-ray absorption edge, the intensity of the sulfur Kα fluorescent X-ray rapidly increases from around 2470 eV to 2472 e.
The absorption edge of V is the K absorption edge of unoxidized sulfur. Similarly, the huge absorption edge of 2482 eV is the K absorption edge of oxidized sulfur, and this K absorption edge has moved to the energy side about 10 eV higher than the K absorption edge of unoxidized sulfur. .

【0013】つまり、図1は未酸化硫黄原子と酸化硫黄
原子のX線吸収端近傍構造が重畳しており、砒化ガリウ
ム(111)B面上には未酸化硫黄原子と酸化硫黄原子
とが混在していることを意味している。したがって、こ
れらの結果からは具体的な表面構造は判らないが、化学
結合状態を区別できたことになる。そして、吸収端はそ
の物質の励起効率が最も高いエネルギを示すので、24
72eVのエネルギを有する単色軟X線を使用すれば未
酸化硫黄原子を選択的に励起でき、2482eVの単色
軟X線を使用すれば主に酸化硫黄原子を選択的に励起で
きることが判る。
That is, in FIG. 1, the structures near the X-ray absorption edge of the unoxidized sulfur atoms and the oxidized sulfur atoms are superposed, and unoxidized sulfur atoms and sulfur oxide atoms are mixed on the gallium arsenide (111) B surface. It means that you are doing. Therefore, although the specific surface structure is not known from these results, the chemical bond states could be distinguished. And since the absorption edge shows the energy with the highest excitation efficiency of the substance,
It can be seen that unoxidized sulfur atoms can be selectively excited by using monochromatic soft X-rays having an energy of 72 eV, and mainly sulfur oxide atoms can be selectively excited by using monochromatic soft X-rays of 2482 eV.

【0014】次に、上記の結果からX線定在波を用いて
二次放射線である硫黄Kα蛍光X線の強度を測定する。
図2は単色軟X線の入射角を変えて硫黄Kα蛍光X線の
強度を測定した結果を示す図である。横軸はブラッグ条
件が成立するX線の入射角であるブラッグ回折角を0と
したときのブラッグ回折角からの変位角であり、縦軸の
硫黄Kα蛍光X線の強度はブラッグ反射が起きないとき
の強度を1.0として規格化された強度である。また、
白丸はエネルギが2472eVの単色軟X線を照射した
ときの硫黄Kα蛍光X線の強度、黒丸は同じく2482
eVのときの硫黄Kα蛍光X線の強度、曲線はこれらの
実験データに最も良く合致する理論的に計算された理論
プロファイルである。
Next, from the above results, the intensity of the sulfur Kα fluorescent X-ray which is the secondary radiation is measured using the X-ray standing wave.
FIG. 2 is a diagram showing the results of measuring the intensity of sulfur Kα fluorescent X-rays by changing the incident angle of monochromatic soft X-rays. The horizontal axis is the displacement angle from the Bragg diffraction angle when the Bragg diffraction angle, which is the X-ray incident angle satisfying the Bragg condition, is set to 0, and the vertical axis shows the intensity of the sulfur Kα fluorescent X-rays where Bragg reflection does not occur. The strength is standardized with the strength at that time being 1.0. Also,
White circles indicate the intensity of sulfur Kα fluorescent X-rays when irradiated with monochromatic soft X-rays with energy of 2472 eV, and black circles indicate 2482.
The intensity of the sulfur Kα fluorescent X-ray at eV, the curve is the theoretically calculated theoretical profile that best fits these experimental data.

【0015】図2の測定では、2472eVの単色軟X
線の入射角をそのブラッグ回折角である50.201度
を中心として変化させて、酸化された硫黄表面処理砒化
ガリウム(111)B面試料に照射し、X線定在波によ
って励起された硫黄原子からの硫黄Kα蛍光X線の強度
をX線半導体検出器で測定している。そして、この入射
角は−132秒から+263秒まで変化させている。ま
た、同様に2482eVの単色軟X線をそのブラッグ回
折角である49.925度を中心として変化させながら
硫黄Kα蛍光X線の強度を測定している。
In the measurement of FIG. 2, 2472 eV of monochromatic soft X
The incident angle of the ray was changed centering on the Bragg diffraction angle of 50.201 degrees, and the oxidized sulfur surface-treated gallium arsenide (111) B-plane sample was irradiated, and the sulfur excited by the X-ray standing wave was irradiated. The intensity of sulfur Kα fluorescent X-rays from the atoms is measured by an X-ray semiconductor detector. Then, this incident angle is changed from -132 seconds to +263 seconds. Similarly, the intensity of the sulfur Kα fluorescent X-ray is measured while changing the monochromatic soft X-ray of 2482 eV around the Bragg diffraction angle of 49.925 degrees.

【0016】入射単色軟X線のエネルギとX線定在波の
エネルギは同じであるので、2472eVの単色軟X線
を使用した場合には未酸化硫黄原子から放射された硫黄
Kα蛍光X線を測定しており、2482eVの単色軟X
線を使用した場合には未酸化硫黄原子から放射された分
も多少含まれているが、主に酸化硫黄原子から放射され
た硫黄Kα蛍光X線を測定している。
Since the energy of the incident monochromatic soft X-rays and the energy of the X-ray standing waves are the same, when the monochromatic soft X-rays of 2472 eV are used, the sulfur Kα fluorescent X-rays emitted from the unoxidized sulfur atoms are Measured, 2482 eV monochromatic soft X
When the line is used, the amount emitted from the unoxidized sulfur atom is also included to some extent, but the sulfur Kα fluorescent X-ray emitted mainly from the sulfur oxide atom is measured.

【0017】図2の両プロファイルは異なっており、砒
化ガリウム表面の酸化硫黄原子と未酸化硫黄原子は異な
る原子配列にあることを意味している。すなわち、酸化
硫黄原子から放射された硫黄Kα蛍光X線の強度プロフ
ァイル(2482eV)は、0を中心として左右対象に
近く、このことは酸化された硫黄原子が規則的に並ばな
いでランダムな位置を占めていることを意味している。
一方、未酸化硫黄原子から放射された硫黄Kα蛍光X線
の強度プロファイル(2472eV)は、明らかに左右
非対象であり、硫黄原子が砒化ガリウム表面の砒素の位
置に規則的に配列していると仮定して計算した理論プロ
ファイルに合致する。よって、これらの結果に基づいて
酸化された硫黄表面処理砒化ガリウム(111)B面の
表面原子配列を求めることができる。
The two profiles in FIG. 2 are different, which means that the sulfur oxide atoms and the unoxidized sulfur atoms on the surface of gallium arsenide have different atomic arrangements. That is, the intensity profile (2482 eV) of the sulfur Kα fluorescent X-ray emitted from the sulfur oxide atom is close to a left-right symmetry with 0 as the center, which means that the oxidized sulfur atoms do not line up regularly but at random positions. It means occupying.
On the other hand, the intensity profile (2472 eV) of the sulfur Kα fluorescent X-ray emitted from the unoxidized sulfur atom is clearly asymmetric, and it is assumed that the sulfur atoms are regularly arranged at the position of arsenic on the surface of gallium arsenide. It matches the theoretical profile calculated on the assumption. Therefore, the surface atomic arrangement of the oxidized sulfur surface-treated gallium arsenide (111) B plane can be determined based on these results.

【0018】図3は本実施例により求められた酸化され
た硫黄表面処理砒化ガリウム(111)B面の表面原子
配列の構造モデルを示す図である。S(黒丸)は硫黄原
子、As(白大丸)は砒素原子、Ga(斜線の丸)はガ
リウム原子、O(白小丸)は酸素原子、SOxは酸化さ
れた硫黄原子であり、破線は砒化ガリウムの表面を表
す。図3は、図2において測定データに最も良く合致し
た理論プロファイルに基づいて作製されたものである。
図3に示すように未酸化の硫黄原子Sは、砒化ガリウム
GaAsの表面の一定の位置を占めているが、酸化され
た硫黄原子SOxは一定位置を占めていない。
FIG. 3 is a diagram showing a structural model of the surface atomic arrangement of the oxidized sulfur surface-treated gallium arsenide (111) B plane obtained in this example. S (black circle) is a sulfur atom, As (white large circle) is an arsenic atom, Ga (shaded circle) is a gallium atom, O (white small circle) is an oxygen atom, SOx is an oxidized sulfur atom, and a broken line is gallium arsenide. Represents the surface of. FIG. 3 is produced based on the theoretical profile that best matches the measured data in FIG.
As shown in FIG. 3, the unoxidized sulfur atom S occupies a fixed position on the surface of gallium arsenide GaAs, but the oxidized sulfur atom SOx does not occupy a fixed position.

【0019】以上のように、硫黄原子の化学結合状態に
よって変化する硫黄K吸収端のエネルギを有する単色軟
X線をX線定在波を発生させるために使用するので、酸
化した硫黄原子位置と未酸化の硫黄原子位置を区別して
解析することが可能となった。この結果から明かなよう
に、従来できなかった表面に存在する硫黄原子の化学結
合状態を識別して、各化学結合状態における原子の位置
を解析でき、正確な表面の原子配列の構造を決定でき
る。
As described above, since the monochromatic soft X-ray having the energy of the sulfur K absorption edge which changes depending on the chemical bonding state of the sulfur atom is used to generate the X-ray standing wave, the position of the oxidized sulfur atom is It became possible to distinguish and analyze the position of unoxidized sulfur atom. As is clear from this result, it is possible to identify the chemical bond state of the sulfur atom existing on the surface, which could not be done conventionally, and analyze the position of the atom in each chemical bond state, and to determine the exact structure of the atomic arrangement on the surface. .

【0020】なお、本実施例では、結晶表面の原子配列
の構造解析に適用したが、界面の原子配列の構造解析に
も適用可能である。また、本実施例では、二次放射線と
して蛍光X線を用いたが、光電子やオージェ電子等の他
の二次放射線を用いることも可能である。
Although the present embodiment is applied to the structural analysis of the atomic arrangement on the crystal surface, it can also be applied to the structural analysis of the atomic arrangement on the interface. Further, in this embodiment, fluorescent X-rays are used as the secondary radiation, but it is also possible to use other secondary radiation such as photoelectrons and Auger electrons.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、原子の化学結合状態に
よって吸収端のエネルギが変化する現象や、X線吸収端
より約50eVまでの高いエネルギ領域のX線吸収端近
傍構造において化学結合状態に固有のピークが観測され
る現象に基づいて、表面あるいは界面を構成する原子の
X線吸収端のエネルギ、又はX線吸収端近傍構造が観測
されるエネルギを有する単色X線をX線定在波を発生さ
せるために使用するので、このX線定在波によって励起
された原子からの二次放射線を測定することにより、表
面あるいは界面において化学結合状態が異なる同一原子
種の原子配列構造を区別して解析することができる。
According to the present invention, the phenomenon that the energy at the absorption edge changes depending on the chemical bond state of atoms, and the chemical bond state in the structure near the X-ray absorption edge in the high energy region up to about 50 eV from the X-ray absorption edge. Based on the phenomenon that a peak peculiar to is observed, the monochromatic X-rays having the energy at the X-ray absorption edge of atoms constituting the surface or the interface or the energy at which the structure near the X-ray absorption edge is observed are X-ray stationary. Since it is used to generate a wave, by measuring the secondary radiation from the atoms excited by this X-ray standing wave, the atomic arrangement structure of the same atomic species having different chemical bond states on the surface or interface is demarcated. It can be analyzed separately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】酸化された硫黄表面処理砒化ガリウム(11
1)B面試料を対象として硫黄Kα蛍光X線の強度を測
定した結果を示す図である。
FIG. 1: Oxidized sulfur surface treated gallium arsenide (11
1) A diagram showing the results of measuring the intensity of sulfur Kα fluorescent X-rays on a B-side sample.

【図2】単色軟X線の入射角を変えて硫黄Kα蛍光X線
の強度を測定した結果を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the results of measuring the intensity of sulfur Kα fluorescent X-rays while changing the incident angle of monochromatic soft X-rays.

【図3】本実施例により求められた酸化された硫黄表面
処理砒化ガリウム(111)B面の表面原子配列の構造
モデルを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a structural model of a surface atomic arrangement of an oxidized sulfur surface-treated gallium arsenide (111) B plane obtained in this example.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料の結晶構造によってブラッグ回折を
起こす特定の入射角でX線を入射させることにより、入
射X線と回折X線の干渉効果からX線定在波を生じさ
せ、このX線定在波によって励起された原子からの二次
放射線を測定する表面・界面構造解析方法において、 試料の表面層あるいは組成の異なる層からなる多層構造
の試料の界面層を構成する原子のX線吸収端のエネル
ギ、又は前記原子のX線吸収端よりも高いエネルギ領域
においてX線吸収端近傍構造が観測されるエネルギを有
する単色X線を前記試料に入射させることを特徴とする
表面・界面構造解析方法。
1. An X-ray standing wave is generated from an interference effect of an incident X-ray and a diffracted X-ray by injecting an X-ray at a specific incident angle that causes Bragg diffraction due to a crystal structure of a sample. In the surface and interface structure analysis method for measuring secondary radiation from atoms excited by a standing wave, the X-ray absorption of atoms constituting the interface layer of a sample surface layer or a multilayer structure composed of layers with different compositions Surface / interface structure analysis, characterized in that the sample is irradiated with monochromatic X-rays having energy at the edge or energy at which a structure near the X-ray absorption edge is observed in an energy region higher than the X-ray absorption edge of the atom. Method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020101454A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 Toyo Tire株式会社 Method for analyzing sulfur crosslinked structure of high polymer material

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