文献紹介：Argon atoms insertion in diamond: New insights in identification of carbon C 1s peak in X-ray photoelectron spectroscopy analysis

 題名：Argon atoms insertion in diamond: New insights in identification of
carbon C 1s peak in X-ray photoelectron spectroscopy analysis

著者：Jean-Francois Veyan

DOI：doi.org/10.1016/j.carbon.2018.03.053

公開日：2018.3.22

概要：単結晶、多結晶ダイヤモンド、及び、グラファイト膜におけるXPS C1sピークを調べた。特にC1sピークにおけるsp²-Cとsp³-Cの結合性について調べた。

・試料

ウルトラナノクリスタルダイヤ（UNCD）

ナノクリスタルダイヤ（NCD）

マイクロクリスタルダイヤ（MCD）

単結晶ダイヤ（SCD）

グラファイト（黒鉛）

・実験条件

XPS分析装置：Versa Probe II ベース圧力 4×10^-8Pa、光源：単色化Al Kα線、測定領域 200×200μm²、パスエネルギー23.2eV、測定ステップ0.2eV (CSDのみ0.1eV)

・実験結果

Fig.1:XPSにおけるC1sピーク。左から(a)UNCD、(b)NCD、(c)MCD、(d)SCD、(e)グラファイト。青いピークと赤いピークはそれぞれ、アルゴンスパッタリング（1kV）の前後。(a)から(d)にかけては、スパッタ前と比べて、スパッタ後ではピークが２つに分かれている（C_DとC_D-Ar）。一方、(e)においてはピーク形状がほとんど変わっていない。

 

   

Fig.4:SCDに対してArイオンスパッタリングを繰り返していった時のC1sとAr2pピーク。上から下にかけて加速電圧を加えながら、Arスパッタを重ねていく。C1sとAr2pピークの結合エネルギーシフトが連動していることが分かる。

 

Fig.5:Fig.4におけるC1sとAr2pのピークエネルギー差を横軸にアルゴンスパッタの加速電圧を取って表したグラフ。加速電圧が上がると、エネルギー差は小さくなっていく。

 

Fig.7:アルゴンイオンスパッタを行ったSCDに対して、RBS(ラザフォード後方散乱)のスペクトル。どちらもアルゴンピークが検出されている。左側の#2、右側の#1はアルゴンスパッタを行ってから、それぞれ6ヶ月と2週間後。

Fig.8:XPSのピーク面積から求めた最表面におけるアルゴンの割合。加速電圧に応じて増えていくが、加速電圧2kVで2%となり、飽和する。