Incorporation of Impurities in Deposited Films

Abstract

年の初期に始まった。この時期はマテリアルサイエンスの研 究にも TEM が初めて導入された時期で，混入した不純物の 分子を直接観察に成功したことはこの分野における大きな貢 献であった。Steinemmann と Hintermann は電解銅の中のゼ ラチン分子の，Weil と Cook は電解ニッケル膜に入ったク マリン分子の直接観察に初めて成功した。Albert ら は，銅 めっき膜に存在する o-フェナンスロリン分子の像の焦点をず らして撮り，添加剤の像は位相コントラストから由来するこ とを光学顕微鏡を使って証明した。その後，彼らの位相コン トラスト法は，中性子照射によって金属内にできるボイドの 観察にも応用され，そのコントラストの理論的な開発 も同 時になされた。焦点ずれを使った位相コントラストの実験と 理論についての詳細については著者の解説 を参照されたい。 この研究より，分子状態で混入した～ 1 nm オーダーサイ ズの添加剤，ボイド，ガスバブルを TEM を使って観察する には，焦点をずらして，過焦点か，不足焦点の条件で像を撮 らなければならないということがわかった。つまり，このよ うな位相コントラストのみで観察できる物体 （ここで位相体 と呼ぶ） は普通，正焦点では見えない。位相コントラストの 起こる原因は，次のように説明できる。TEM 内では，初め 入射電子線がめっき金属内に平面波として入射する。しかし この平面波は位相物体を通過する時，その平均内部ポテン シャルが金属マトリックスより低いため，平面波の位相は局 部的に進む。この位相差を持った電子波を，焦点をずらした 面で干渉させると，位相体の周りにフレネル縞を作る。こう してできたフレネル干渉縞が位相体のコントラスト像となる のである。 図 1 は，コンピュータ シミュレーションで得られた球状 ボイドの位相コントラスト像である。この例では，銅内にあ る半径 1 nm ボイドを仮定し， （a） 過焦点 （Δf ＝＋ 3 μm） と （b） 不足焦点 （Δf ＝-3 μm） の条件で，像をシミュレーションし めっき被膜への不純物共析 中 原 昌 平 a a リムリック大学 物性表面科学研究所ならびに物理学科 （リムリック，アイルランド）