Q and A(No.10)

光電子分光法(XPS)とオージェ電子分光法(AES)とはどのように使い分けたら良いのですか？

　AESとXPSは，試料表面から数nm程度の元素情報や化学結合状態に関する情報を得ることができます．実用的な検出感度の目安は両手法とも1at%程度ですが，表面に敏感な分析手法です．
　入射ビームに電子ビームを使用するAESは，電子線を細く収束させることにより，極表面，数十nm程度の微細な領域の高空間分解能で元素分析および面分析でき，SEM/EDSと同様，SEM像から分析領域を細かく設定することができます．
　また，スパッタリングと併用した半導体，金属薄膜などの深さ方向分析に適しています．高入射角イオンエッチングと高入射角電子線照射を組み合わせることで多層薄膜の積層構造を高深さ分解能で分析できます．また，FIBで露出させた断面を元素マッピングすることで深さ方向分析が容易にできます．
　一方，入射ビームにX線を使用するXPSでは，X線は電子線ほど細く収束させることができないため，数百μmから1 mm程度の広い分析領域になります．X線を使用するので電子線に比べると試料ダメージやチャージアップの問題が少なく，AESと異なり，有機物やセラミックスでも分析ができます．
　XPSでは元素の種類だではなく，原子の電子状態を知ることができます．分析対象となる原子周囲の電子状態によって起こる結合エネルギーの変化（化学シフト）はAESで観察される化学シフトよりも大きな場合が多く，化学結合状態を比較的容易に識別可能であることが特長です．したがって，XPSは試料表面の平均組成や染み，変色部などの定性分析，酸化状態の分析などに適しています．
　近年の装置では，フラーレン（C60）やアルゴンガスクラスターイオン（Ar-GCIB）イオン銃を使うことによって有機材料の深さ方向分析ができます．
　分析対象の分析領域や材質，知りたい情報によって使い分けてください．参考書をあげておきます．^[1,2,3,4]

[1] 田中幸基，新谷龍二，山本広一: 表面技術66, 614 (2015).
[2] 日本表面科学会編,“X線光電子分光法”(丸善, 1998).
[3] 日本表面科学会編,“オージェ電子分光法”(丸善, 2001).
[4] (社)日本分析機器工業会ホームページ:　 https://www.jaima.or.jp/jp/analytical/basic/

(ver. 220602)