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ラマンアプリケーション
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アプリケーションごとに異なる分析手法
半導体
応力、不純物、超格子構造と欠陥の研究、ヘテロ構造、ドーピング効果、超電導体、ホトルミネッセンスなど
ポリマー
多形同定、ブレンド材料の分布状態解析、モノマーおよび異性体の分析、結晶性、配向性、多層構造、重合反応のモニタリング、複合材料の解析、純度および欠陥の研究、酸化、エージングなど
炭素材料
DLC(Diamond Like Carbon)、フラーレン/ナノチューブの特徴付けダイヤモンド、グラファイト、 炭素薄膜品質分析、ハードディスクコーティングの分析、複合材料および繊維など
化学
相転移、触媒、腐蝕、酸化、電気化学、固体潤滑剤、シリコン化合物、エマルジョン、水の化学、溶媒解析など
物理
セラミックス、応力、不純物、引張り強度、ガラス、損傷など)
薄膜
生体膜、L-B膜、DLC/ダイヤモンドコーティング、フィルムの酸化、保護膜など
地質学、鉱物学、宝石
鉱物に内包されたガスや液体、宝石、相転移、極限条件(温度、圧力など)における鉱物の度挙動、鉱物の結晶構造など
測定例
1)結晶性の違いによるラマンスペクトルの差(Si)
結晶性の解析は重要なラマンアプリケーションの一つで、シリコンの場合、結晶シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコンの評価に用いられます。
下のスペクトルは、シリコンの結晶性の違いによるラマンスペクトルの差を表わしています。
原素分析ではいずれもSi単一元素として測定され、区別がつきません。
その他のシリコンにおけるラマン分析法の応用例として、
3)のGa-Asと同様に、シリコンでも結晶方位の解析が行えます。
特に、微小結晶、薄膜結晶における結晶方位の測定には、しばしばラマン測定が用いられます。
また、微小域の結晶に及ぼす応力を、ラマンスペクトルのシフトから見積もる事ができます。
集積回路における微小部の応力は不良発生率に関わる重大な問題であり、このアプリケーションでも多くの顕微ラマン装置が使用されています。
2)結晶性の違いによるラマンスペクトルの差(C)
1)のシリコン同様、カーボンの結晶性の違いによるラマンスペクトルの差を示します。
最も結晶性の高いカーボンであるダイヤモンドにおいては、するどく強い1本のラマンピークが観察され、微小結晶および薄膜の結晶性評価などに使用されています。
同じカーボン結晶でもダイヤモンドと異なる結晶構造のグラファイトに関しては、ダイヤモンドと異なる位置に、ラマンピークが現れ、グラファイトファイバ、カーボンファイバ、グラファイト電極などの評価に幅広く使用されています。
ダイヤモンドやグラファイトのような完全な結晶構造を持たないカーボンでは、2本のラマンピークが観察され、結晶性が高くなるほどシャープなピークを示します。ダイヤモンドライクカーボン(DLC)はダイヤモンドのような完全な結晶ではないため、ラマンスペクトルで区別することができます。
最近では、ハードディスクや切削工具の表面保護に用いられるダイヤモンドライクカーボン(DLC)の評価にラマンが重要な役割を果たしています。
3)結晶方位によるラマンスペクトルの差(Ga-As)
結晶方位によるラマンスペクトルの違いをGa-Asを例に示します。
ラマン選択別に従いLoフォノンとToフォノンのスペクトルが現れます。シリコン等などLoフォノンとToフォノンの波長が同じ場合でも、偏光測定をすることで、同様に結晶方位を知ることができます。
4)励起波長の選択と蛍光除去効果
ラマン測定では励起波長を選ぶことができます。励起波長の選択は蛍光除去にも効果を発揮します。
同じ物質を測定した場合、ラマンピークは励起波長と共にずれますが、蛍光は同じ波長で発現します。
短い波長の蛍光(緑黄色を中心に赤色まで)を発現する物質を4種類の励起波長でラマンスペクトルを測定すると長波長励起(752.5nm)では、明確なラマンスペクトルが確認できます。
 
 
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