半導体用語集

光電子回折

英語表記:PED: Photoelectron Diffraction

 電磁波励起による光電子が表面で発生脱出する時に生じる回折現象を用いた解析法である。電子は粒子としての性質と波としての性質を併せ持つ。したがって,光電子が固体中を移動する時周囲の原子に散乱され回折現象を起こす。X線や紫外線により励起されて試料表面付近で発生した光電子は固体内からの脱出過程でこの回折を受ける。そこで,光電子の検出方向の分布(角度分布)はその光電子を放出した原子と周囲の原子の幾何学的関係を反映しており,この角度分布を測定することにより,固体表面原子の位置決定が可能となる。
 X線励起による光電子の回折(X線光電子回折)は光電子の運動エネルギーが比較的高いので運動学的回折理論により記述が可能である。他方,真空紫外光による光電子回折は光電子の運動エネルギーが低いので動力学的回折理論が適用される。励起がX線や紫外線なので非導電性の試料でも解析できる。対象となる領域は光電子分光法とほぼ同じで,深さ数nm以内の表面層である。長距離の構造周期性を必要とせず,表面生成結晶層の解析にも利用される。また,光電子の発生段階において光電子のエネルギーは電子状態(化学状態など)の変化の情報を有しているので,この情報と組み合わせることにより,それぞれの構造を独立に解明することができる。
 光電子分光法では感度を高くするために,光電子検出立体角を大きくするが,光電子回折では反対に立体角の小さな検出器を用い,試料と検出器の相対角度を精密に設定・可動する機構を有する。機械的可動機構を必要とせず(走査機構を必要とせず),二次元角度分布を直接画像にするアナライザもある。半導体表面における原子配置や吸着の解明に利用される。


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