セラミックス中の超微量元素の局所構造解析
Inquiry number
SOL-0000001249
Beamline
BL01B1 (XAFS I)
Scientific keywords
| A. Sample category | inorganic material |
|---|---|
| B. Sample category (detail) | insulator, ceramics, amorphous, glass |
| C. Technique | absorption and its secondary process |
| D. Technique (detail) | XAFS, XANES |
| E. Particular condition | polarization (linear), room temperature |
| F. Photon energy | X-ray (4-40 keV) |
| G. Target information | chemical state, chemical bonding, local structure, function and structure, function, electronic state |
Industrial keywords
| level 1---Application area | electric component, display, cell (battery), Chemical product, industrial material |
|---|---|
| level 2---Target | condenser, LCD, PDP、FED, CD-R、DVD, fuel cell, catalysis, fiber |
| level 3---Target (detail) | phosphor |
| level 4---Obtainable information | local structure, electronic state, valence |
| level 5---Technique | XAFS, NEXAFS |
Classification
A80.30 inorganic material, M40.10 XAFS
Body text
本事例では酸化マグネシウムセラミックス中の極微量ガリウムドーパント（30 ppm）についてGa K吸収端における蛍光XANES測定を行い、その存在状態を定量的に解析しました。蛍光XANES法は、極微量な測定目的原子の電子構造（価数、近接原子種）や局所構造を解析できる強力な手法です。第一原理計算を用いた局所構造解析から、Ga原子が Mgサイトに置換し、電荷補償のために図のModel 3のような位置にMg空孔が導入されることが明らかになりました。
図 MgO中のGaドーパントのGa K吸収端XANESスペクトルと第一原理計算による構造モデル（赤四角：Ga、灰丸：Mg、白丸：O、赤丸：Mg空孔）
[ I. Tanaka, T. Mizoguchi, M. Matsui, S. Yoshioka, H. Adachi, T. Yamamoto, T. Okajima, N. Umesaki, W.-Y. Ching, Y. Inoue, M. Mizuno, H. Araki and Y. Shirai, Nature Materials 2, 541-545 (2003), Fig. 2,
©2003 Nature Publishing group ]
Source of the figure
Bulletin from SPring-8
Bulletin title
SPring-8 Research Fronties 2003
Page
78
Technique
希薄試料のXANESスペクトルは、目的元素の吸収端近傍で、試料からの蛍光X線量を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（蛍光XANES法）。1-1000 ppm程度の希薄試料の場合、検出器として19素子Ge検出器を用います。本事例の場合、計測時間は、1測定あたり15-30分程度です。第一原理計算や多重散乱計算を適用することで、XANESスペクトルからも局所構造（近接原子間の距離、配位数、原子 種）を解析することが近年可能となってきています。
Source of the figure
No figure
Required time for experimental setup
4 hour(s)
Instruments
| Instrument | Purpose | Performance |
|---|---|---|
| 19素子Ge検出器 | 希薄・薄膜試料の蛍光XAFSの測定 | 濃度：1-1000 ppm、膜厚：0.1-100 nm |
| XAFS測定装置 | XAFSスペクトルの計測 | 3.8-113 keV |
References
| Document name |
|---|
| I. Tanaka et al., Nature Materials, 2, 541(2003) |
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Questionnaire
This solution is an application of a main instrument of the beamline.
Ease of measurement
Middle
Ease of analysis
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