表面分析 (TOF-SIMS、XPS) の原理と分析のポイント・注意点

固体表面は、物質の内部と異なる化学組成や化学状態をもっており、他の材料や環境との界面となる。このため、剥離や変色などの品質問題の解決になるのはもちろんのこと、電池材料・触媒・半導体・各種材料やデバイスで表面・界面を制御し理解することが商品開発のキーとなる。さまざまな表面分析の中でも特に使用頻度が高く注目されているTOF-SIMSとXPS (ESCA) をとり上げ、製造・品質保証や研究開発の現場における表面分析の重要性を解説する。また、表面数ナノメートルの分析をおこなう表面分析では、正しい測定手法の理解と、適切な分析運用が必須となる。 　本講座では表面分析の原理とそれに基づいた適切な使い分けを理解し、試料作製、測定条件の設定方法、データ解析を適切におこなうためのノウハウを紹介する。講義にあたっては、応用例を用いたわかりやすい説明をおこなう。

1. 表面分析法の特徴
   1. 表面分析の重要性
   2. 表面分析法の種類
   3. 表面分析法による機能材料評価の特徴
2. TOF-SIMS法の原理と特徴
   1. 二次イオン質量分析 (SIMS) 法の原理
   2. 質量分析器の比較
   3. 飛行時間型質量分析が表面分析となる理由
   4. 一次イオン源
   5. イメージング分析
3. XPS法の原理と特徴
   1. X線光電子分光 (XPS) 法の原理
   2. XPS法が表面分析となる理由
   3. イメージング分析
4. 試料:サンプリングとハンドリング
   1. 測定できる試料と形状
   2. ハンドリングとサンプリングの注意点
   3. 粉末試料
   4. 絶縁試料
   5. 電池材料、大気非暴露測定
5. 深さ方向分析:イオンエッチングの原理と特徴
   1. 単原子イオンとクラスターイオン
   2. クラスーイオンエッチングの原理と特徴
   3. イオンエッチングによる表面汚染除去と注意点
   4. 深さ方向分析と注意点
6. TOF-SIMS法の測定と解析
   1. 正イオンスペクトルと負イオンスペクトル
   2. マスピークの同定と注意点
   3. データベースの利用と注意点
   4. 新しい技術 (AIの利用、MS/MSの利用)
7. XPS法の測定と解析
   1. ワイドスペクトル (サーベイスペクトル)
   2. ナロースペクトル
   3. 化学状態分析と注意点
   4. 定量分析と注意点
   5. 新しい技術 (薄膜構造解析)
8. 最新の測定・解析例
   1. 表面性状の分析
   2. 表面微小異物の分析
   3. 配線材料・電極材料の分析
   4. 半導体材料の分析
   5. 有機デバイスの分析
9. まとめ
• 質疑応答