X線光電子分光法　第2版

1　X線光電子分光法（XPS）とは何か
　1.1　光電子分光法の特徴
　　◆コーヒーブレイク◆　光電子分光法で得られる情報とエネルギーの関係
　1.2　なぜXPSで表面を分析できるのか
　1.3　なぜXPSで元素組成を分析できるのか
　1.4　なぜXPSで化学状態を分析できるのか
　1.5　XPSの歴史と最近の潮流

2　光電子発生の原理
　2.1　励起光の入射
　　2.1.1　光のエネルギーと偏光
　　2.1.2　エネルギーの単位
　　2.1.3　光の吸収断面積と侵入深さ
　　2.1.4　X線の全反射と回折
　2.2　光吸収と励起
　　2.2.1　内殻電子と量子数
　　2.2.2　エネルギー準位
　　2.2.3　Fermi-Dirac分布
　　2.2.4　試料の仕事関数
　　2.2.5　光電子のエネルギー保存則
　　2.2.6　光電子の運動量保存則と反跳効果
　　2.2.7　Fermiの黄金律
　　2.2.8　Koopmansの定理
　　2.2.9　スピン軌道相互作用
　　2.2.10　Cooper極小
　2.3　二次緩和過程
　　2.3.1　プラズモン励起
　　2.3.2　Auger電子
　　2.3.3　Auger電子および蛍光X線の収率
　2.4　固体中の光電子の伝搬
　　2.4.1　脱出深さと表面感度
　　2.4.2　電子の吸収断面積
　　2.4.3　非弾性平均自由行程
　2.5　真空への脱出と試料の帯電
　　2.5.1　光電子の屈折
　　2.5.2　試料の帯電
　　2.5.3　空間電荷効果

3　XPS　装置の原理と基礎
　3.1　全体構成
　3.2　試料ステージ
　　3.2.1　試料マニピュレーター
　　3.2.2　残留磁化と帯電
　3.3　真空排気系
　　3.3.1　なぜ真空が必要なのか
　　3.3.2　真空ポンプ
　　3.3.3　真空計
　　3.3.4　ベーキング
　3.4　光電子分光用の光源
　　3.4.1　X線管
　　3.4.2　貴ガス放電管
　　3.4.3　レーザー・高調波
　　3.4.4　放射光
　3.5　分析器
　　3.5.1　エネルギー分散の分析
　　3.5.2　角度・空間分布の2次元分析
　3.6　顕微分光の概要

4　測定法
　4.1　試料調製法
　　4.1.1　試料の取扱い
　　4.1.2　取付け
　　4.1.3　クリーニングと表面作製
　4.2　測定の実際
　　4.2.1　装置の校正
　　4.2.2　帯電中和
　　4.2.3　損傷を受けやすい試料の測定
　4.3　その場測定・オペランド測定
　　4.3.1　ガス雰囲気
　　4.3.2　温度制御
　　4.3.3　電位制御

5　データ解析
　5.1　解析の基本
　　5.1.1　エネルギー軸の校正・補正
　　5.1.2　バックグラウンドの引き方
　　5.1.3　ピーク面積の定量
　　5.1.4　フィッティング解析
　5.2　組成分析
　　5.2.1　ピークの同定
　　5.2.2　エネルギー補正
　　5.2.3　強度の定義
　5.3　深さ方向分析
　　5.3.1　深さ方向分析の基礎
　　5.3.2　イオンスパッタリング法
　　5.3.3　試料研磨法・化学エッチング法
　　5.3.4　角度分解法
　　5.3.5　入射X線エネルギーを変えて光電子の脱出深さを変える方法
　5.4　電子状態分析
　　5.4.1　内殻準位ピークの化学シフト
　　5.4.2　Auger電子ピーク・サテライトピーク
　5.5　角度分解光電子分光法の概要
　5.6　大規模データ解析
　　5.6.1　機械学習を活用したデータ処理
　　5.6.2　データベース・シミュレーターの活用
　　◆コーヒーブレイク◆　物理定数データベース

6　応用・発展
　6.1　雰囲気X線光電子分光法
　　6.1.1　APXPSの実験装置と測定原理
　　6.1.2　APXPSの適用例
　　6.1.3　まとめ
　6.2　電気化学環境X線光電子分光法
　　6.2.1　電気化学-XPS複合装置
　　6.2.2　APXPSを利用した電気化学環境XPS
　　6.2.3　イオン液体および固体電解質を利用した電気化学環境XPS
　　6.2.4　環境セルを利用した電気化学環境XPS
　　6.2.5　おわりに
　6.3　顕微X線光電子分光法1―走査型
　　6.3.1　顕微光電子分光法の概要
　　6.3.2　走査型顕微XPSの実例
　6.4　顕微X線光電子分光法2―PEEM型
　　6.4.1　PEEMの概要
　　6.4.2　PEEM測定の実例
　6.5　光電子運動量顕微鏡
　　6.5.1　装置構成
　　6.5.2　イメージング
　6.6　価電子帯光電子分光法
　　6.6.1　遷移行列要素と角度分布
　　6.6.2　価電子帯の光電子構造因子
　　6.6.3　測定例
　6.7　角度分解光電子分光法1―酸化物上2次元金属
　　6.7.1　偏光依存性を用いたバンド構造の決定
　　6.7.2　2次元金属に作用する多体相互作用の解明
　6.8　角度分解光電子分光法2―有機材料
　　6.8.1　有機材料系のエネルギーバンド分散関係
　　6.8.2　有機材料系の光電子強度分布
　6.9　時間分解光電子分光法
　　6.9.1　光　源
　　6.9.2　励起光源の波長変換
　　6.9.3　高次高調波発生
　　6.9.4　時間原点の決定法
　　6.9.5　時間分解測定の実例と解析方法
　6.10　二光子光電子分光法
　　6.10.1　2PPE分光法の進展
　　6.10.2　2PPE分光法の光源
　　6.10.3　2PPE分光装置
　　6.10.4　測定例
　　6.10.5　おわりに
　6.11　スピン角度分解光電子分光法
　　6.11.1　強磁性体のSARPES
　　6.11.2　スピン軌道相互作用系への適用事例
　　6.11.3　偏光依存SARPES
　　6.11.4　ポンプ-プローブSARPES
　6.12　光電子回折
　　6.12.1　概　略
　　6.12.2　光電子回折の原理
　　6.12.3　結晶や格子中の異種原子からの光電子回折
　　6.12.4　バックグラウンド電子からのコントラスト反転回折
　　6.12.5　光電子ホログラフィ
　6.13　X線吸収分光法・X線発光分光法
　　6.13.1　X線励起Auger電子とX線発光分光法
　　6.13.2　X線吸収端近傍構造
　　6.13.3　X線磁気円二色性
　　6.13.4　広域X線吸収微細構造
　　◆コーヒーブレイク◆ 放射光施設利用のすすめ

おわりに：これからのXPS

索　引