半導体用語集
表面XANES
英語表記：surface XANES (surface X-ray Absorption Near-Edge Structure)
X線吸収端構造XANESを表面に応用したもの。XANESはX線吸収元素ごとの情報を与えるので，X線吸収原子が表面のみに存在するような系，たとえば金属や半導体表面に原子・分子が吸着したような場合に有効である。清浄表面などのように注目したい元素が表面とバルク双方に存在する場合はシグナルの分離が困難なため表面XANES測定は難しい。局所構造情報に関しては表面EXAFSにくらべて定量性で劣るが，測定がはるかに簡便なため，表面EXAFSの測定が困難な1,OOOeV以下の低エネルギー領域での有用性が高い。
表面XANESでは，基板が厚くかつX線吸収原子の量が少ないために透過法による測定はまったく適用できない。通常，間接法である蛍光X線収量法か電子収量法が用いられる。これらは，吸収係数は内殻空孔生成確率に比例し，さらに内殻空孔状態は蛍光X線またはAuger電子を放出して崩壊するので，結局吸収係数が蛍光X線収量や電子収量に比例することを利用したものである。エネルギーが高いほど蛍光X線を放出する確率が大きくなるので蛍光法が一般的であるが，高エネルギーほど弾性散乱やコンプトン散乱の強度も増大し蛍光X線との分離が困難になるという欠点もある。シグナル／バックグランド比は通常蛍光X線の方がすぐれている。一方、電子収量法は表面敏感なのでバルクに同一元素がある程度含まれるような場合でも表面の情報を抽出できる利点がある。電子収量法には，全電子収量法，部分電子収量法（検出器の前に阻止電場をかけ，その電圧以下のエネルギーの電子を除外する方法），Auger電子収量法などがあり，用途に応じて使い分けられる。
表面XANESの原理はXANESともちろん同じであり，空準位の電子状態や局所構造に関する情報を含んでおり，化学状態の同定に有用である。特に表面で有効となる情報は，吸着分子などの配向決定である。表面は異方的であるから直線偏光を用いることで遷移先の軌道の方向を求めることができる。分子が表面に吸着した系では，吸着分子の表面XANESスペクトルはその分子の気体のスペクトルから理解できることが多い。たとえばCO分子の0-K吸収端XANESでは，気体状態でも吸着系でも，O1s内殻からCOのπ⋆およびσ⋆準位への遷移が観測される。π⋆，σ⋆準位への遷移は分子軸に対してそれぞれ垂直・平行な遷移モーメントを持つので，直線偏光依存性から各準位の遷移方向を観測することは分子軸の配向を決定することに他ならない。表面XANESの偏光依存性から求められる配向角の精度はおおむね5～10゜程度である。
それ以外の情報として，やはりCOなどの分子吸着系においてσ⋆準位の共嗚エネルギー位置を議論することがよくある。σ⋆準位はC-O原子間距離に敏感であるので，この共鳴位置から半定量的にC-O原子間距離を求めうる。実際，金属表面に吸着したCOのσ⋆準位は気相にくらべて低エネルギー側にシフトし，吸着によりC-O結合が弱まり原子間距離が伸びたことを示している。
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