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本装置は、全自動水平型多目的X線回折装置(XRD)です。

粉末、バルク、薄膜など多様なニーズに対応し、ガイダンス機能を持ったアプリケーションにより最適な測定条件で分析が行えます。また専用の解析アプリケーションにより定性分析、定量分析、結晶化度、配向度、結晶子サイズ分布、膜厚、残留応力など様々な解析が可能です。

・粉末、バルクの定性分析、定量分析（2θ/θ測定）
・薄膜試料の定性分析（2θ（斜入射）測定、インプレーン測定）
・結晶方位分布や配向性の分析（極点測定、ロッキングカーブ測定）
・結晶化度の分析（2θ/θ測定）
・粉末、バルクの高温での相変態、格子定数変化（温度制御2θ/θ測定）
・加工材料の残留応力分析
・単結晶基板とエピタキシャル薄膜の結晶方位関係、格子定数の解析（逆格子マップ測定）

粉末、バルク、薄膜の結晶構造解析

・表面波プラズマの電磁場解析
半導体製造プロセスで多く用いられるのは容量結合型／誘導結合型放電という方式で、商用シミュレーションツールの応用例も豊富ですが、高密度のプラズマを生成する表面波モードのマイクロ波励起プラズマに対応した商用ツールは少数です。一方、例えば金属機械部品の摩擦低減のためのダイヤモンドライクカーボン(DLC)成膜手法として表面波プラズマは注目されていて、シミュレーションの研究もされています。このようなシミュレーションシステムの実用化を行います。

・デバイス微細加工・成膜時の形状進展の解析
形状進展シミュレーションは歴史の長い商用ツールがありますが、ウエットエッチングや化学的気相反応(CVD)など個々の加工プロセスについて物理・化学モデルが十分に備わっているとは言えません。また、大手半導体メーカーが生産するプロセッサやメモリ向けではなく、例えばマイクロLED作製のための窒化ガリウム(GaN)の成膜・加工などの用途では応用例が少なく、大手ベンダの商用ツールでは対応が困難です。上記のようなプロセスや用途に特化した形状進展シミュレーションの実現します。

・結晶の液相成長の解析
液相成長による単結晶材料の製造は、半導体向けのシリコンウエハを始めとして日本の得意分野であり、結晶成長過程の数値シミュレーションの研究も盛んに行われてきましたが、商用ツールは少数です。一方で単結晶材料開発の研究は近年も盛んであり、大学発ベンチャーによる事業化も目立ちます。液相成長は長時間を要するため、シミュレーションによるプロセス最適化・生産効率の向上を実現します。

◯膜厚測定

基材と薄膜界面近辺を測定することにより、膜厚がわかります。例として蒸着膜やSAMs、LB膜などが挙げられます。分子構造と膜厚から層数がわかることもあります。

◯原子レベル平坦結晶面の観察研磨した単結晶基板や単結晶のへき開面などは原子レベルで平坦なことがあり、AFMによりステップ＆テラス構造が観察されることがあります。結晶面の成長過程観察により成長メカニズムの解明に役立ちます。

◯表面荒さの測定

観察した表面の荒さや凹凸の度合いを測定することができます。平均面荒さ（Ra）や自乗平均面荒さ（RMS）、面内最大高低差（Rmax）といった数値であらわされます。

◯生体材料の測定

タッピングモードやノンコンタクトモード測定などを用いることにより、対象物を破壊することなく測定することができます。柔らかく変位し易い生体材料などの表面測定に適しており、プローブのしなりなどから細胞膜の弾性率などを測定することもできます。

※組織により上記実験ができない場合がございます。

◯酸化物系の成膜

原料に酸素含有ガスを用いることにより、酸化物薄膜が形成できます。例として絶縁膜などに利用されるSiOやAl2O3、強誘電体として利用されるPZT、超伝導体YBCOなどが成膜できます。その他にも多くの酸化物が研究されています。

◯化合物系の成膜

化合物系薄膜が成膜できます。例として太陽電池や 高速通信などに用いられるGaAs、LEDなどに用いられるGaN、パワーデバイスなどに用いられるSiCなどが挙げられます。

◯シリコン系の成膜

広く産業用途で用いられるSiを成膜できます。エピタキシャルSi、polySi、アモルファスSiなど、様々な状態のSiが成膜できます。

◯2次元層状化合物の成膜

近年活発に研究されているグラフェンや金属カルコゲナイドなどを成膜することができます。

◯表面処理

必ずしも平坦でない対象物表面にも処理できるため、凹凸の多い対象の表面処理などに用いられます。例として切削工具などの耐摩耗性を向上させるTiC、TiCNなどがあります。

※組織により上記実験ができない場合がございます。

試料の定性・定量分析・相同定

粉末X線回折法により得られた回折パターンを、既知物質の回折パターンと比較することで試料の定性・定量分析や相同定をすることができます。

格子定数・イオン半径・原子座標位置の算出

粉末X線回折法により得られた回折パターンのフィッテングを行うことで、試料の格子定数・イオン半径・原子座標位置を算出することができます。

分子の三次元構造の決定

単結晶X線回折法により得られた回折パターンから、分子の三次元構造を決定することができます。

試料の格子歪・残留応力の測定

X線回折法により得られた回折パターンから、ピーク位置のずれや幅を測定することで試料の格子歪・残留応力の算出をすることができます。

結晶方位の測定

試料に照射するX線の角度を変化させながら、任意の結晶方位の回折ピークを測定することで試料の結晶方位を測定することができます。

結晶配向性の測定

特定のピーク位置における回折強度分布を測定することで、結晶の配向性を測定することができます。


※組織により上記実験ができない場合がございます。