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放射光第 12巻第 4 号( 1999年)

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新博士紹介

〆怠岡出崎、 6

1. 氏名下山巌(現:日本原子力研究所)
2. 論文提出大学神戸大学
3. 学位の種類博士(理学)口

4. 取得年丹5. 題自2斗365 A2P
同L・

542CB•

品回 3.さ田回神出 !
r. . ~. . . ~. . . . . . . . . . . . . . . . ._. . .中官V. . . . . . . . . . . . . . . . . J ~ よおミ~岨
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1999年 3 月

StudyofInnerShellE
xcitationEffectonC‑H.
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.

olidsDissociationinAromatic 日ydrocarbon S6. アブストラクト、守叩J、、、結合切断における内殻励起効果のメカニズムの解明は基加剛・‘

cpdn

礎科学@応用両面から壊めて興味深い。近年，光刺激イオン脱離 (PSID) の研究により内殻共鳴励起による脱離効率が励起先の空軌道の性質に大きく依存することがわかってきた。しかし表面や留体での反応には常に光と物質と280の相互作用 (1 次効果)と共に 2 次電子が引き起こす影響(2 次効果)が混在するため，

285290295300

305PhotonEnergyhv/eV

1 次効果である内殻共鳴励起効果を調べるためには 2 次効果の影響がどの程度合まFigure1. Augerelectronyield(AEY)spectrum;totalionyield(TIY)spectrum;TIY/
AEYspectrumofcondensedbenzene.0show
scoincidenceyield Y(hv) (三 [coincidence counts
J/[AugerelectroncountsJ).AEYs
pectrumwasmeasureddetectingAuger
V.T
hedashshowsionizaｭelectronofw
hichkineticenergywas260etionpotentialIp.

れているのかを考慮する必要がある。また，内穀励起効果が表面とバルクでどのように異なるかという問題も半導体プロセスへの応用などから重要な問題である。しかし，面とバルクにおける反応を系統的に調べた研究はまだその例を見ない。そこで本研究では典型的な分子性国体である芳香族炭化水素国体を用い，ベンゼン凝縮相の PSID により表面での，アントラセン単結晶中の色中心生成効率によもつことがわかった九しかし TIY は 1 次十 2 次効果両方りバルクでの内殻励起効果についてそれぞれ調べた。の寄与を含むため，真の内殻共鳴励起効果を見積もってはPSID の実験は分子研 UVSOR BL-2B1 で行った。約いない。そこで次にオージェ電子光イオンコインシデンス

100L のベンゼン凝縮層に軟 X 線を照射し，放出された(AEPICO) 法により，この二つを産接分離することを試

オージェ電子と脱離したイオン種をそれぞれ CMA とみた。装置は分子研の間瀬ら 3) によって開発されたものをTOF-MS で検出した。 Fig.l にオージェ電子収率用いた。 AEPICO 法はオージェ電子と光イオンの飛行時(AEY) スペクトルと全イオン収率 (TIY) スベクトル，間差スペクトルを測定する方法である。 l 次効果によってそして TIY を AEY で割ったスベクトルを示す。ベンゼ

脱離したイオンはオージェ電子と時間相関を持つため，そからの脱離イオン種は 95% 以上が耳十なので，の飛行時間差スペクトルにおいてピークを形成する。よっTIY は入射光強度あたりの日ト脱離収率を表す。また，て 1 次効果のみを取り出すことが可能である。上記の二TIYjAEY は内殻励起あたりの H 十税離収率を表す。がつの内穀共鳴励起状態における AEPICO スベクトルを測(e2u) ← ls に帰属される hv=285 eV のピークは AEY におし， 1 次効果のみの解離効率を決定した。 Fig.l の 0 にいて最も強い内殻共鳴吸収を示した。ところが TIYj示すように l 次効果のみの内殻共鳴励起効果は取 (287AEY ではむしろ抑髄される結果を得た。一方 ， hν 口 287eV)j刀d(285 eV)~10 倍となった。以上の結果は次のよう

eV 付近において TIYjAEY は大きな脱離効率を示した。に解釈できる。 2 次電子は価電子イオン化による V 光電

この構造は Menzel ら 1) によって強い σE-H への帰属が提案

子，内殻電子イオン化による K 光電子，そしてオージェされた X D ピークとよばれる構造である。このように脱離電子の 3 つに大別される。このうち V 光電子の寄与は内効率は内穀共鳴励起の違いによって大きく異なった。内殻殻吸収端で著しく減少する。また， K 光電子の寄与は内励起から脱離に至る過程にはオージェ緩和確率や散乱確殻イオン化ポテンシャル以降問題となるので，この実験に率，表面ポテンシャル透過確率等の様々な要国が関わっておいてはオージェ電子の寄与が支配的であると考えられくる。しかしこの実験では装置の分解能の問題などからほる。本実験ではオージェ電子スベクトルが励起エネルギー

とんどのパラメータが入射エネルギーかにあまり依存しにあまり依存しなかったので π* (e2u) と X D のどちらにおないため，日十脱離効率 cxHO (中性)脱離効率と仮定する

いても 2 次効果の寄与は一定であると考えてよい。従っと日ト脱離効率は C-H 解離効率的 (hν) を直義反映するとて 1 次効果は一定の 2 次効果パックグラウンドの上にの考えてよい。従って TIYjAEY における C-狂解離効率はっていることになり ， AEPICO 法で見たときの C-H 解離

ηd(287 eV)j1Jd(285eV)~4 箭ほどの内殻共鳴励起効果を

効率の内殻共鳴励起効果は TIYjAEY において抑髄され59(C) 1999 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research316放射光第 12巻第 4 号(1999年)

ハUnu合柏)町hh(hv) を Sl 発光減衰法 (FQT 法)4) を用いて求めた。実験は KEK-PF B
L‑7A で行った。 FQT 法は色中心による Sl励起子のクエンチングを利用した方法である。 Sl 励起子
は約 10 ns の寿命の間に 3.2 X 10 3 以上のアントラセン分子上を動いた後発光緩和するが，色中心があると消光される
ため色中心生成とともに Sl 発光強度は減衰する。 Sl 発光.

減衰スベクトルに対しあるモデル関数をフィッティングす‘一一・・・・・-・'.・.・・-ることによって ηc(hν) を決定した。 η c(hv) を Fig.2 の』!←←Oω似O悦4十iト卜阻一十回

口に，アントラセン単結晶の NEXAFS を点線に示す。吸8o.o~250 260 270 280 290 300 310 320 330。

PhotonEnergyhvIeVFigure2. Colorcenterformationquantumyield1JcC h ν) (ロ) andnearedgeX‑rayabsorption 主ne 、structure (NEXAFS ，一) ofanthraｭcenesinglecr
ystal.Twosharppeaksnearhν= 285eVareassignedto1[*• Is.

収端を超えたエネルギー領域において η c(hν) はわずかに増加した。このことから，バルクにおいても C-H 解離効率の内穀励起効果はあると結論した。しかし ， n*←lσ においてベンゼンの PSID で見られたような抑制効果は見出されなかった。このことよりバルクでは表面よりも 2 次効果が支配的であると結論した。

参考文献
る。この仮定の下にざっと見積もると n* (ezu ) ← ls のときの 1 次効果 :2 次効果 =1 :2, X D ← ls のときの 1 次効果:2 次効果 =5:1 であることが明らかにされた。

一方，バルクにおいて解離した耳は他の分子と結合し，ラジカル(色中心)として観測される。芳香族炭化水素国体では，狂が付加した水素付加型色中心が主な照射生成物であることが明らかにされているので，色中心生成量子効率 ηc(hv) が Cー註解離効率を反映すると考えられる。
そこでアントラセン単結品を用い，内殻励起領域の ηc‑601) D.Menzel , G.Rocker , H.
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Katoh:N(受付番号99044)