JPS60262042A - 光電的仕事関数測定方法 - Google Patents

光電的仕事関数測定方法

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JPS60262042A
JPS60262042A JP59118819A JP11881984A JPS60262042A JP S60262042 A JPS60262042 A JP S60262042A JP 59118819 A JP59118819 A JP 59118819A JP 11881984 A JP11881984 A JP 11881984A JP S60262042 A JPS60262042 A JP S60262042A
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Masayuki Uda
応之 宇田
Fumiaki Kirihata
桐畑 文明
Sukenori Shirohashi
白橋 典範
Hiroshi Ishida
博志 石田
Shinji Marutani
新治 丸谷
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/227Measuring photoelectric effect, e.g. photoelectron emission microscopy [PEEM]
    • G01N23/2273Measuring photoelectron spectrum, e.g. electron spectroscopy for chemical analysis [ESCA] or X-ray photoelectron spectroscopy [XPS]

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、試料の光電的仕事関数を測定する光電的仕
事関数測定方法に関する。
従来、試料の仕事関数を測定する方法としては、例えば
、接触電位差法が知られている。この方法は、測定中に
僅かな振動でも受けると測定誤差が生じるため、外部か
らの振動□を遮断する必要があり、このため、緩衝機構
を設けなければならないという問題点がある。
この発明は、前述の問題点に着目してなされたもので、
外部からの振動に対して強く、しかも正確に光電的仕事
関数を測定できる光電的仕事関数測定方法を提供するこ
とを目的としている。
このような目的は、値の異なったエネルギーを試料に個
別に与えて試料から電子を放出させるとともに、各エネ
ルギー値における放出電子の数を計数して該試料の光電
的仕事関数を測定することにより達成することができる
ここで、前記光電的仕事関数とは、金属ではフェルミレ
ベルから真空レベルまでのエネルギー差をいい、半導体
の場合には価電子帯の上部から真空レベルまでのエネル
ギー差となる。また、値の異なった光のエネルギーは、
個別に、即ち、同時ではなく異なった時刻に、1つの試
料に対して与えられる。そして、このように、値の異な
ったエネルギーが試料に与えられると、各党エネルギー
の値に対応した数の電子が試料から放出され、この電子
の数が検出されるのである。この、ような測定を行う場
合の雰囲気は、種々の単体、混合ガスであっても、また
大気であっても何ら差し支えないのである。
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は空気カウンターを示しており、同図において、
 1は下部に窓2.3が形成されたケースであって、こ
のケースlはアースされて陰極となる。ケース 1内に
はリング状の陽極4が設けられ、この陽極4には、例え
ば3.4 KVの高圧電源5が接続されている。陽極4
とケース 1との間には、例えば100vの電圧が印加
された第1格子電極6が設置され、この第1格子電極8
とケース 1の底面上に載置された試料7との間には、
例えば80Vの電圧が印加された第2格子電極8が設置
されている。10は試料7にエネルギーを与える光源で
あり、この光源10からの光は分光器11により単色化
され、前記試料7を窓2を通して照射し、その反射光は
窓3から外に出ていく。なお、この際の単色光の強度は
2個のスリット12により調節さ〜 れる。13は陽極
4に接続された増幅器であり、この増幅器13と第1格
子電極6との間には第1パルス発生器14が゛設けられ
ている。この第1パルス発生器14は陽極4に電子パル
スが発生したとき、第1格子電極8に、例えば時間幅T
e (5as)で300■の矩形波パルスを送り、第1
格子電極6の電圧を、第2図(b)に示すように100
■から400Vに増加させる。また、前記増幅器13と
第2格子電極8との間には第2パルス発生器15が設け
られ、この第2パルス発生器15は陽極4に電子パルス
が発生したとき、、例、えば時間幅Te (5ms)で
−110■の矩形波パルスを第2格子電極8に供給し、
第2格子電極8の電圧を、第2図(C)に示すように8
0Vから一30Vまで低下させる。前記第1、第2パル
ス発生器14.15は発生する矩形波パルスの時間幅お
よび波高電圧を任意に設定できるものである。16は増
幅器13に接続されたスケーラ−等の計数手段であり、
この計数手段1Bは陽極4に発生する電子パルスを計数
する。この計数手段16には演算手段17が接続され、
この演算手段17は例えばマイクロコンピュータからな
る。そして、この演算手段、□1よ、縦軸、計数率。t
、−1(イー7.ド) 1を、横軸に光子エネルギーを
とったグラフ上の座標を、前述した測定結□果、即ち各
光子エネルギーに対するデータ、に基ずいてめる。この
と゛き、各波長に対する光子エネルギーは、式 8式% を用いてめる。ここで、Eは光子エネルギー(ev)、
λは波長(n蓋)である。次に、前記各座標の回帰直線
をめた後、横軸との交点をめると、この交点における光
子エネルギーの値が試料7の光電的仕事関数(eV)と
なる。次に、この演算゛手段17からの出力信号は、例
えば、CRT、プリンター等の表示手段1Bに送られ、
この表示手段18において前記演算結果、即ち光電的仕
事関数が表示される。
次に、この発明の一実施例の作用について説明する。
まず、試料7をケースlの底面上に載置した後、高圧電
源5から陽極4に第2図(a’)に示すように1例えば
3.4 KVの高電圧を印加する。次に、光源lOから
の光を分光器11によっである一定値のエネルギーを有
する単色光に分光するとともにスリッ)12によってそ
の強度を調節し、試料7に照射する。このとき、試料7
の表面から+eV以下の低エネルギーをもつ光電子が放
出されるように、単色光として紫外光を使用する0次に
、試料7から放出さ・れた電子は、第2格子電極8およ
び第1格子電極6を通過し、陽極4に引き寄せられる。
そして、電子が陽極4近傍に到達すると、陽極4近傍に
は高電圧によって強い電界が発生しているので、この電
界により電子が加速され気体放電を引き起こす。この気
体増幅作用により、陽極4に印加されている電圧は、第
2図(a、)に示すように電位が低下し、電子パルスが
発生する。この陽極4に発生した電子パルスは増幅器1
3を介して第1パルス発生器14および第2パルス発生
器15に送られる。第1パルス発生器14は電圧が30
0■で時間幅がTeの矩形波パルスを発生して第1格子
電極6に送り、第1格子電極6の電圧を100■から4
00■にTe時間だけ増加させる。この結果、陽極4と
第1格子電極6との間の電位差が300V低下し、これ
によって、気体増幅作用により発生した光や陽イオンは
放電電圧に達することができず、連続放電が阻止される
。一方、第2パルス発注器15は時間幅がTeで電圧が
一11OVの矩形波パルスを第2格子電極8に送り、第
2格子電極8の電圧を80Vから一30Vに低下させる
。この結果、前記気体増幅作用によって発生した陽イオ
ンがこの第2格子電極8に捕捉されて中和される。これ
により、陽イオンが試料7に到すしてこれに影響を与え
るようなことはない。また、前記陽極4に発生した電子
パルスは同時に増幅器13を介して計数手段16にも送
られ、この計数手段16は前記電子パルスが到達する度
に1を加算する。次に、Te時間だけ経過すると、第1
、第2格子電極6.8の電圧は元の電圧にそれぞれ回復
し、空気カウンターは再び電子を検出できる状態となる
。以上が1個の光電子を空気カウンターによって検出し
た状態を説明−したものであるが、このような動作は電
、子が空気カウンターに到達する度に行われ、これによ
り、放出電子の計数率、即ち1秒間当りの電子パルスの
カウント数、がめられる。このようにして、ある一定値
のエネルギーに対する計数率がめられると、次に、異な
ったエネルギー、即ち、異なった波長の光、を試料7に
与えて、同様に計数率をめる。このように、値の異なっ
たエネルギーを試料7に個別に与えて各エネルギーにお
ける計数率を空気カウンターによりめる。この際、電子
の数を計数するようにしているので、測定が正確となっ
て測定精度が高くなり、また、少ない電子数でも十分計
数することができる。なお、電子の計数率は空気カウン
ターのデッドタイムの補正の後、バックグラウンドの影
響を除去し、これを真の計数率とする。次に、演算手段
17により、縦軸に計数率のルート(イールド)を、横
軸に光子エネルギーをとったグラフ上の座標を前述した
測定結果、即ち各光子エネルギーに対するデータ、に基
ずいてめる。このとき、各波長°°”t6″14 ¥:
 −41・ゞ (E=12407入 を用いてめる。ここで、Eは光子エネルギー(eV) 
、λは波長(n■)である。次に、前記座標の回帰直線
をめ、横軸との交点をめると、この交点における光子エ
ネルギーの値が試料7の光電的仕事関数(eV)となる
。このようにしてめられた演算結果が表示手段18に送
られると、この表示手段18は、試料7の光電的仕事関
数(eV)を表示する。
第3.4図はそれぞれシリコンおよび鉄の仕事関数を測
定した結果を示すグラフであり、縦軸に計数率のルート
(イ′−ルド)を、横軸に光エネ′ルギーをとっている
。この測定には、試料7として格子面(100)のシリ
コンおよび研摩直後の鉄を用い、照射単色光の波長を種
々に変化させて計測した。その測定結果は、シリコンに
おいては4、l38eV、鉄においては4.39eVで
ある。なお、同一試料7に対して接触電位差法によりク
ロスチェックを行ったところ、シリコンについては4.
80eV、鉄についてはり、38eVの値を得、この発
明によって測定した光電的仕事関数が極めて精度の高い
ものであることがわかる。
以上説明したように、この発明によれば、外部からの振
動に対して強く、しかも正確に光電的仕事関数を測定す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明を実施するための装置の一実施例を示
す一部がブロックで示された断面図、第2図は空気カウ
ンターの電圧変化を示すグラフ、第3図は本発明を適用
してシリコンの光電的仕事関数を測定した結果を示すグ
ラフ、第4図は本発明を適用して鉄の光電的仕事関数を
測定した結果を示すグラフである。 4・・・陽極 7・・・試料 lO・・・光源 16・・・計数手段 17・・・演算手段 18・・・表示手段特許出願人 
理化学研究所 代理人 弁理士 多 1)敏 雄 r 第211

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 値の異なったエネルギーを試料に個別に与えて試料から
    電子を放出させるとともに、各エネルギー値における放
    出電子の麹を計数して該試料の光電的仕事関数を測定す
    るようにしたことを特徴とする光電的仕事関数測定方法
JP59118819A 1984-06-09 1984-06-09 光電的仕事関数測定方法 Granted JPS60262042A (ja)

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JP59118819A JPS60262042A (ja) 1984-06-09 1984-06-09 光電的仕事関数測定方法

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JPS60262042A true JPS60262042A (ja) 1985-12-25
JPH0556459B2 JPH0556459B2 (ja) 1993-08-19

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ID=14745921

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57161643A (en) * 1981-03-31 1982-10-05 Matsushita Electric Works Ltd Measuring device for work function

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57161643A (en) * 1981-03-31 1982-10-05 Matsushita Electric Works Ltd Measuring device for work function

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JPH0556459B2 (ja) 1993-08-19

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