# Fileset [06_分析展2006-1 .pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/9b018585-02d1-4169-a3a2-f7da0e4a4e68/download) ## Creator [田沼 繁夫](https://orcid.org/0000-0003-2628-9941) ## Rights [Creative Commons BY-NC Attribution-NonCommercial 4.0 International](https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) ## Other metadata [TWA2 表面分析化学　2005年度のプロジェクトの概要と進捗](https://mdr.nims.go.jp/datasets/627a8c19-c96b-4883-a854-5cdbe845bba5) ## Fulltext 06_分析展2006-1 - 互換モードVAMAS TWA2 表面化学分析：プロジェクトの概要と進捗報告1. VAMASの概要：物質・材料研究機構 における取り組み：活動している領域，および概要２．TWA2 表面化学分析のプロジェクト：経緯と進捗物質・材料研究機構 田沼繁夫概 要目的：先進材料及びその特性評価法の確立を図るため、プレスタンダード研究を推進する研究内容：ベルサイユサミットに基づく新材料と標準に関する国際共同研究であるVAMASと連携し国内外の研究機関間で共通試験を行い、国際標準化研究をコーディネートする。VAMASは 1982年のＧ７ベルサイユ・サミットで合意された22の政府間合意の一つで、唯一継続しているプロジェクト。先進材料の前標準化に関する国際協力を行う国際的な約束であり、これを推進･活用することは、国を代表する材料研究所の重要な任務。最近、韓国･中国の加盟に伴う政府レベルの再調印が諮られている。VAMAS活動の概要:プレスタンダード化事業の推進(NIMS）平成１４年度～平成１８年度先進材料及びその特性評価法の確立を図るため、プレスタンダード研究を推進する。研究目的平成１４年度 平成１５年度 平成１６年度 平成１７年度 平成１８年度研究計画のロードマップ研究目標ベルサイユサミットに基づく新材料と標準に関する国際共同研究であるVAMASと連携し国内外の研究機関間で共通試験を行い、国際標準化研究をコーディネートする。研究内容公的中立機関として、国内外の国際標準化研究をリード材料特性評価法の開発・高度化／知的基盤充実ISO/IECに国際規格を提案ラウンドロビンテスト試料作成電子線照射による試料損傷の標準試料および正確な評価法の開発表面分析 RRT実施データ収集 結果解析 取りまとめデータベース記述に関する共通記述言語開発材料データベースシステムの高度化とデータベース構築を行う材料データベース データ構造のモジュール作製金属基複合材料の機械的性質金属基複合材料試料作成超伝導材料の臨界電流の耐歪効果、酸化物線材の曲げ歪みに対する効果超伝導材料 ラウンドロビンテスト 結果解析 取りまとめ IECに提案極低温下での機械的特性試験法を提案する極低温構造材料高温構造物における損傷・欠陥の成長速度のモニタリング技術の確立高温材料疑似生体環境下における疲労試験法などの評価法金属系生体材料 調査 予備試験 国内試験組織工学SiC繊維強化チタン合金複合材料 TWA終了試験片準備 ラウンドロビンテスト 結果解析 VAMAS/ISOに提案試験片準備 ラウンドロビンテスト 結果解析 ISOに規格提案細胞の足場及び細胞ソースの安全性・有効性評価国内外の体制 国際試験提案 ラウンドロビンテストTWA新設VAMASの組織と研究項目VAMAS運営委員会技術作業部会 (TWA) と国内キーパーソンの所属機関TWA 01 磨耗 (AIST)TWA 02 表面化学分析 (NIMS)TWA 03 セラミックス (JFCC)TWA 05 高分子複合材料 (JAXA)TWA 10 材料データベース(NIMS)※TWA 13 低サイクル疲労 (未対応)TWA 15 金属基複合材料 (NIMS)※(H16終了)TWA 16 超伝導材料 (NIMS) ※TWA 17 極低温構造材料 (NIMS) ※TWA 18 研究所間試験の統計的処理 (未対応)TWA 20 残留応力測定 （名大)TWA 21 ハードメタルの機械的特性 (未対応)TWA 22 薄膜・コーティング （名大)TWA 24 セラミックの電気的特性 (JFCC)TWA 25 クリープ・き裂進展 (NIMS)TWA 26 応力とひずみの光学的測定 (和歌山大)TWA 27 セラミック粉末とスラリー (阪大)TWA 28 高分子材料の質料分析スペクトル (AIST)TWA 29 ナノスケールでの材料特性 (NIMS)TWA 30 組織工学 (NIMS)※（数字の欠番は終了分野、 ※印は日本が国際議長・事務局）文部科学省材料開発推進室長、物質・材料研究機構材料基盤情報ｽﾃｰｼｮﾝ長産業技術総合研究所産学官連携コーディネータ (以前は通産省機械材料標準課長)イギリス（議長）、アメリカ合衆国、カナダ、ドイツ、日本、フランス、イタリア、ＥU、ISO(ｵﾌﾞｻﾞｰﾊﾞｰ)VAMASでは運営委員会の下でTWAの採択と見直しが行われ、先進材料に関わる特性評価法として多くの国で認知されたHotな分野が活動し、各国に参加が求められている。ＶＡＭＡＳの利点VAMASでの国際ラウンドロビンテストの結果を取りまとめ、TTA文書(Technical Transfer Assessment Document)として提案でき､成立までの時間を短縮できるISOの場において、日本の発言・投票はISOの専門委員会を構成する20数カ国の１票であるがVAMASでは７ヵ国中の１票で合意を得やすい提案される規格の最新情報を早期に入手できる。 共通試料を用いたラウンドロビンテスト(RRT)で先進材料特性評価技術と信頼性を向上できる。ISOとVAMASには、互いの文書を尊重し合うリエゾンVAMAS活動を通じて国際的な研究者のネットワークを容易に構築できる。研究成果の公知と標準化への橋渡しの場。欧米と対等に議論でき、規格成立までの根回しとISOへ提案文書を送るのに有利なVAMASの場での活動の意義が増大←韓国･中国の加盟要請VAMASBIPMISOSRM(CCQM)CCMMCRM材料，物質規格,情報 計測・試験SASJJSAＶＡＭＡＳの位置づけ１．歴史的経緯 （１９８７−１９９５）VAMAS-SCA JAPAN- 志水隆一 教授 （AES委員会を組織) < Powell 博士の要請- 吉原一紘 博士２．１９９５から 現在VAMAS-SCA-JAPAN -> ＳＡＳＪ 設立- VAMAS と協力関係(project参加：個人）- VAMASの国際共同研究機能を利用３．２００５〜- 国内対応委員会を設立- SASJ発の規格，標準化，標準試料の供給先の一つ- 国際規格への一里塚 （活動結果として）VAMAS-TWA2 表面化学分析活動の経緯物質・材料研究機構 田沼繁夫研究内容 :セラミックス，コンポジット等を始めとする各種先進材料の評価において重要な表面および界面の正確で精度の高い分析・解析法を国際共同研究を通して確立するとともにその国際標準化をはかる．VAMAS ＴＷＡ2 Surface Chemical Analysis関連ISO:TC201（表面化学分析）/SC 2,3,4,5,6,7表面化学分析(i) プロジェクトのアナウンス(ii) 国内研究(iii) 国際共同研究プラン作成(iv) 国際共同研究(v) データの解析(vi) 報告書の作成・配布(vii) 報告書の承認(viii) 報告書の出版(ix) 参照試料／データ／手法 標準の準備(x) 参照試料／データ／手法 標準の確立TWA2 表面化学分析のプロジェクトフロー• 高密度電子線照射による試料表面損傷の定量的な評価法を確立する． (日本提案） • XPSのピークの自動検出法の評価(日本案、ＩＳＯ）• 他国からの提案• - 解析アルゴリズの検討AES-Factor analysis, 角度分解XPS- Static SIMS の繰り返し再現性の評価- XPSの強度決定法の評価- X 線反射率測定(XRR)活動中のプロジェクト：概要近年，半導体薄膜などの高集積化が進むにつれて，極微小領域の表面組成や構造をいかに把握するかが重要な課題となっている．これに伴い，分析領域へのプローブの集中にともなう試料損傷が大きな問題となっている．そこで，電子線やX線の照射により生じる還元反応や成分元素の脱離反応などの試料表面の変質現象を定量的に評価する方法の確立を目指すと同時に，これらの変質現象を回避する方法を提唱することを試みる．これらの成果は広範囲の材料評価に適用可能であり，表面分析の国際標準化に大きく寄与するものである．Project A7:高密度電子線照射による試料表面損傷の定量的評価法の開発＊電子線照射による表面損傷評価試料としてSiO2試料を提案- Project A7として採択される．（国際共同研究）- 内容：標準試料の作成 SiO2(10,100nm)/Si (熱酸化膜）：試料前処理法 （加熱 ４００°C ３時間 または硫酸ー過酸化水素洗浄）：解析法AESによりSi LVVピークを測定し，金属 Si LVVピークを解析する：ラウンドロビン試験２１機関が参画（現在進行中）進捗状況表面化学分析電子線照射によるSi LVV スペクトルの変化目的：電子線照射により生成する損傷量を定量的に評価する方法を確立する．：試料表面汚染層は化学的処理（硫酸ー過酸化水素）または加熱（400°C 2時間）：Si LVVの高エネルギー側に生成する金属Siピークを測定：電子線による分解断面積は上の式で推定：国際RRTにより有効性を評価実施中（21機関が参加）P A7. Evaluation of Electron Beam Damage of SiO2 /Si in Auger Microprobe Analysis• ISO 18118: Surface chemical analysis - Auger electron spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy - Guide to the use of experimental relative sensitivity factors for the quantitative analysis of homogeneous materials (2004.07)• ISO 19318: Surface chemical analysis - X-ray photoelectron spectroscopy - Reporting of methods used for charge control and charge correction • ISO 15470: Surface chemical analysis - X-ray photoelectron spectroscopy - Description of selected instrumental performance parameters• ISO 15471: Surface chemical analysis - Auger electron spectroscopy -Description of selected instrumental performance parameters成果：成立したＩＳＯ規格 -1•ISO 17973: Surface chemical analysis - Medium resolution AES - Calibration of energy scales for elemental analysis•ISO 17974: Surface chemical analysis - High resolution AES -Calibration of energy scales for elemental and chemical state analysis•ISO 21270: Surface chemical analysis- XPS & AES – Linearity of intensity scale•ISO 24236: Surface chemical analysis - AES - Repeatability and constancy of intensity scale•ISO 24237: Surface chemical analysis - XPS - Repeatability and constancy of intensity scale成果：成立したＩＳＯ規格 -2活動中のプロジェクト 11）A3: Interlaboratory Study of Static SIMS Repeatability and Reproducibility (Gilmore, Seah) ：半導体，導体におけるTOF-SIMS測定の繰り返し再現性の研究．3種類の物質を32機関（14カ国）で分析．平均再現性(同一機関)は2.1%,装置間では5%,これらの結果を基にISOのドラフトを作成中2）A6: Evaluation of Uncertainties in XPS Peak Intensities Associated with Different Techniques and Procedures for Background Subtraction (Conny, Powell)：アルゴリズムを開発．34種類のスペクトルを作製これらのスペクトルをASCIIコードに変換し，配布しRRT 実施．（福島氏の講演）進行中のプロジェクトの概要 23) A7: Evaluation of Electron Beam Damage of SiO2/Si in Auger Microprobe Analysis (Tanuma, Yoshihara)： 木村氏の講演4) A8: New Procedure for the Determination of Lateral Resolution of Instruments for Surface Analysis in the Nanometre Range (Senoner, Wirth, Unger)- 新しい空間分解能の計測法を評価する：CRM を作製：GaAs, AlxGa1-xAs and InxGa1-xAs layers on a GaAs substraterange : 0.1 - 700 nm - Augerを用いた理論的な解析を行っている（先進的なMonte Carlo法でシミュレーションを予定）- 測定は SEM, TEM, SIMS, XPS, AES, STXMで実施進行中のプロジェクトの概要 35) A9: Evaluation of Procedures for Automated Peak Detection in X-ray Photoelectron Spectra (Suzuki, Tanuma)：鈴木氏の講演6）A10: X-ray Reflectivity Measurements for Evaluation of Thin Films and Multilayers (Bontempi)：桜井氏の講演進行中のプロジェクトの概要 47） 13: Tests of algorithm for data processing in AES -Factor analysis (H.J. Steffen)：スペクトル強度，未知の成分とその数 等- これらを明らかにする標準的なFAの解析手順を開発する：進捗-FAのプログラムを開発（複数のモジュール）: 試験データ Gauss分布（＋ノイズ）数種類作製PCAやtarget testを 実施- プログラムは問題なく稼働するが，操作が煩雑．この点の改良と更なるテストが必要進行中のプロジェクトの概要 58）14(d): Tests of algorithm for angle-resolved XPS (S. Tougaard)目的：角度分解XPSの正確さと信頼性を確立する- 0 -10nmの最表面層の物質の存在量の測定- 0 -10nm における組成の深さ方向分布測定- ARXPS software package : QUASES-ARXPS (2002)- Experimental test: SiO2 thin film RMS deviation ~ 12 % ARXPS vs. XPS-peak shape analysis~ 30 - 40% RBS, ellipsometryelastic scattering effect : 5 -7 %: ZnO thin film 1~10 nm on SiO2 and Al2O3relative thickness の測定 ARXPS, peak shape, RBS XRFXPS-shape anaysis : XRF (15%), RBS (20%)ARXPS :非常に大きな違い （試料のラフネス？）- 表面電子分光の基礎についてのものが多く，（個々人が）開発した手法，理論，データベース等に有用性が確認されればISOに提案され国際規格となっている．- また，このような産業界における標準化ばかりでなく，科学的基礎を持ち，かつ再現性のある表面計測法・定量法を国際共同研究を軸として系統だって開発している．- いかなる理論も測定法も単なる論文で終わるのではなく，国際共同研究を行い，その有用性・正確性が実証されてこそ標準化につながり広く使われるようになる．- このようにVAMAS TWA2は表面分析・計測に関する研究者の「論文」から”使える”「標準化」へと広げる活動を行うものであり，その基本は個人のボランティア活動である．みなさんのご協力をお願い致します．まとめ :VAMAS TWA2 表面化学分析における標準化