巨大クラスターイオン衝撃による極端環境場を利用した超高感度材料分析

利用巨团簇离子轰击引起的极端环境场进行超灵敏材料分析

• 批准号: 06J02328
• 负责人: 二宮 啓
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J02328/
• 关键词: 質量分析; クラスター; 二次イオン; 深さ方向分析

二次イオン質量分析法(SIMS)は重要な表面分析法の1つであるが、近年半導体や金属材料においては表面局所分析の感度向上や数ナノメートルオーダの深さ方向分解能が要求され、また有機無機の混在する多層膜や生体組織中の生体高分子についてはそれらの分子を破壊することなくイオン化することも求められている。しかし既存のSIMS装置でプローブとして使われている単原子や二原子分子のイオンビームを用いる限り、これまでのSIMS分析の性能向上や有機物でのSIMSによる深さ方向分析は原理的に不可能であった。本研究ではそれらの現状を打破する技術としてサイズが数100原子以上の巨大クラスターをプローブとして用いることを提唱している。第3年度目の研究では有機物試料で実際にSIMSによる深さ方向分析を実施するため、ビームスキャン用ディフレクタを設置し、かつエッチングと分析を連続的に行なえるシステムを構築した。実験ではITO/GLASS基板上にスピンコーティング法により作製したPoly methyl methacrylate、Polystyrene、Polycarbonate等の代表的な高分子薄膜試料(膜厚は数10nmから100nm程度)や真空蒸着法により作製した有機物半導体材料からなる多層膜試料を5.5keVのArクラスタービームを用いて分析した。この実験ではエッチングを続けても有機物試料と基板との界面に到達するまで二次イオン強度は一定を維持し、界面に到達した後ではそのシグナルは速やかに減少した。少なくとも二桁以上のダイナミックレンジが得られたため、有機物試料と基板との界面は容易に判別可能であった。また深さ方向分解能の指標となる二次イオン強度の84-16%遷移距離は10nm以下と非常に高い深さ方向分解能が得られることも判明した。

次级离子质谱法（SIMS）是重要的表面分析方法之一，但是近年来，近年来，表面局部分析的敏感性和需要纳米计数的深度，并且几种深度分辨率的深度分辨率是纳米也需要在混合多层膜和生物组织中的生物组织中，而无需破坏这些分子。但是，只要将现有的SIMS设备用作探针，即Futagarin分子的离子光束，就不可能改善SIMS分析的性能并通过有机物中的SIMS分析深度方向。这项研究建议将一个巨大的集群使用，大小或更多100或以上作为探针，作为一项破坏当前情况的技术。在研究的第三年中，为了实际进行有机样品中的SIMS进行深度方向分析，我们建立了一个允许光束扫描偏转器连续执行蚀刻和分析的系统。在实验中，一种代表性的聚合物薄膜样品，例如聚甲基，聚碳纤维等（膜的厚度约为10 nm至100 nm），并通过旋转涂层方法制作的真空蒸气蒸发方法。使用5.5kev AR类海龟分析层膜样品。在此实验中，次级离子强度不断保持，直到即使在继续蚀刻后，它也达到有机样品和底物之间的界面，并且在到达界面后迅速降低了信号。至少获得了两个数字的动态范围，因此有机样品和板之间的界面易于确定。还发现，次级离子强度的84-16％的过渡距离（这是深度方向分辨率的指标）小于10 nm或以下，并且已经发现，深度方向已经非常高获得。

项目成果

高速重イオンを利用したイメージング質量分析

使用高速重离子的成像质谱分析

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan 56(4)
• 作者: 中田由彦;山田英丙;本田善郎;二宮啓;瀬木利夫;青木学聡;松尾二郎
• 通讯作者: 松尾二郎

Ion-Induced Emission of Amino Acid Molecular Ions from Thin Films

薄膜中氨基酸分子离子的离子诱导发射

• 发表时间: 2007
• 期刊: Transactions of the Materials Research Society of Japan 32[4]
• 作者: 山口道利;細野ひろみ;S.Ninomiya;Y.Nakata
• 通讯作者: Y.Nakata

Precise and fast SIMS depth profiling of polymer materials with large Ar cluster ion beams

使用大型 Ar 团簇离子束对聚合物材料进行精确快速的 SIMS 深度分析

• 发表时间: 2009
• 期刊: Rapid Communications in Mass Spectrometry (印刷中)
• 作者: S. Ninomiya;K. Ichiki;H. Yamada;Y. Nakata;T. Seki;T. Aoki;J. Matsuo
• 通讯作者: J. Matsuo

サイズ選別した巨大アルゴンクラスターイオン衝撃による生体局分子試料の二次イオン測定

通过尺寸选择的巨型氩团簇离子轰击对生物分子样品进行二次离子测量

• 发表时间: 2007
• 作者: 中道優介;丸山如江;三上文三;橋本渉;村田幸作;金子 守恵;Satoshi Ninomiya;丸山 如江;金子 守恵;二宮啓;丸山 如江;金子 守恵(重田眞義と共著);二宮啓;Satoshi Ninomiya;金子 守恵;Satoshi Ninomiya;金子 守恵;Morie Kaneko;二宮 啓;金子守恵;二宮 啓;Morie Kaneko;S.Ninomiya;金子守恵;S.Ninomiya;Morie Kaneko;S.Ninomiya;Morie Kaneko;S.Ninomiya;金子 守恵;二宮 啓;二宮 啓;二宮 啓
• 通讯作者: 二宮 啓

巨大Arクラスター衝突によりSiから生成される二次イオンにおける入射速度効果

入射速度对巨型 Ar 团簇碰撞产生的 Si 二次离子的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: 中道優介;丸山如江;三上文三;橋本渉;村田幸作;金子 守恵;Satoshi Ninomiya;丸山 如江;金子 守恵;二宮啓;丸山 如江;金子 守恵(重田眞義と共著);二宮啓;Satoshi Ninomiya;金子 守恵;Satoshi Ninomiya;金子 守恵;Morie Kaneko;二宮 啓;金子守恵;二宮 啓
• 通讯作者: 二宮 啓