SPring-8, the large synchrotron radiation facility

Inquiry number

SOL-0000001248

Beamline

BL01B1 (XAFS I)

Scientific keywords

A. Sample category	inorganic material
B. Sample category (detail)	metal, alloy, semiconductor, solid-state crystal, amorphous, glass, inorganic thin film
C. Technique	absorption and its secondary process
D. Technique (detail)	XAFS, EXAFS, XANES
E. Particular condition	polarization (linear), room temperature
F. Photon energy	X-ray (4-40 keV)
G. Target information	chemical bonding, local structure, structural change, function and structure, function, phase transition

Industrial keywords

level 1---Application area	storage device
level 2---Target	CD-R、DVD
level 3---Target (detail)
level 4---Obtainable information	structure of non-crystalline material, interatomic distance, crystal structure, local structure, electronic state
level 5---Technique	XAFS

Classification

A80.12 semiconductor, A80.30 inorganic material, M40.10 XAFS

Body text

本事例では光ディスクの記録材料Ge₂Sb₂Te₅薄膜（膜 厚：20 nm）についてGe、Sb及びTe のK 吸収端におけるEXAFS測定を行い、局所構造解析を行いました。測定は、結晶（消去状態）とアモルファス（記録状態）について行いました。EXAFS法は、結晶及び非結晶の試料に対して、目的元素の周囲の局所構造（近接原子間の距離、配位数、原子種）を解析できる強力な手法です。図1は、データから抽出したEXAFS振動 をフーリエ変換して得られたTe原子の動径構造関数です。3元素のEXAFSの同時解析から、Ge原子が構造骨格の中で配置を変えることにより、光ディスクの高速書き換えが実現されるメカニズムが明らかになりました（図2）。

図1　結晶（消去状態）とアモルファス（記録状態）におけるTe原子周囲の動径構造関数

図2　結晶（左）とアモルファス（右）におけるGe原子周りの局所構造（赤：Ge原子）

[ A. V. Kolobov, P. Fons, A. I. Frenkel, A. L. Ankudinov, J. Tominaga, T. Uruga, Nature Materials 3, 703-708 (2004), Fig. 1(c), 5,
©2004 Nature Publishing Group ]

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Original paper/Journal article

Journal title

Nature Materials, 3, 703 (2004)

Figure No.

1(c), 5

Technique

濃度の高い薄膜試料のXAFSスペクトルは、目的元素の吸収端付近で、試料からの二次電子（オージェ電子、光電子等）の量をX線エネルギーの関数として測定することで得られます。検出器として転換電子収量検出器が用いられ（転換電子収量XAFS法）、膜厚：0.1nm程度までの試料に対し適用できます。本事例の場合、計測時間は、1測定あたり1-2時間です。

図　転換電子収量法XAFSにおける試料配置

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Private communication/others

Description

講習会プレゼン資料

Required time for experimental setup

4 hour(s)

Instruments

Instrument	Purpose	Performance
XAFS測定装置	XAFSスペクトルの計測	3.8-113 keV
転換電子収量検出器	高濃度の薄膜試料のXAFS測定	膜厚：0.5nm以上

References

Document name
A. Kolobov et al., Nature Materials, 3, 703 (2004).

Related experimental techniques

Questionnaire

The measurement was possible only in SPring-8. Impossible or very difficult in other facilities.
This solution is an application of a main instrument of the beamline.

Ease of measurement

Middle

Ease of analysis

With a great skill

How many shifts were needed for taking whole data in the figure?

Less than one shift