課題番号 ：S-19-NM-0050
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：Raman分光によるSiの結晶構造解析
Program Title (English) ：Crystal Structure Analysis of Si by Raman spectroscopy
利用者名（日本語） ：近藤晃弘1), 上杉秀雄1)
Username (English) ：A. Kondo1), H. Uesugi1)
所属名（日本語） ：1) 三井金属鉱業株式会社
Affiliation (English) ：1) Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.

１．概要（Summary）
Raman分光では，スペクトル形状からSiの結晶性（結晶SiとアモルファスSiの存在比率）を評価することができる[1]．特にアモルファス成分が多く含まれる低結晶性Siでは，一般的なX線回折法ではバックグラウンドとアモルファスSi由来のハローパターンとの分離が困難で，結晶性の評価が困難な場合があり，Raman分光による評価法が特に有効となる．本課題では，試作した低結晶性SiについてRaman分光測定を行い，結晶性SiとアモルファスSiの比率を算出した．
複数の試料を測定した結果，高結晶Siと低結晶Siの定量的な比較が可能となり，低結晶Siの結晶性を算出することにより，これまで判別困難であった低結晶Si間の数値比較が可能となった．

２．実験（Experimental）
【利用装置】
ナノフォトン社製　RAMAN plus

【実験方法】
　アモルファスSiのRaman分光測定では，試料に高強度のレーザーを照射すると再結晶化が起こり，Siの結晶性を正しく評価できないことがある．そこで，本課題ではライン状のレーザーを採用し，試料に照射される単位面積当たりのエネルギーを分散させることにより，Siの再結晶化を抑制した．
各試料に対して異なる領域で10回測定し，得られた結果を平均化することで平均スペクトルを取得した．次に，得られたスペクトルを文献[2]に記載の方法を参考にピーク分離し，結晶SiとアモルファスSiのピーク面積比（存在比率）を算出した．

３．結果と考察（Results and Discussion）
本課題で得られた測定結果について，高結晶性Siのピーク面積を100とした時の結晶Si成分の相対値を表1に示す．高結晶Siと比較するとサンプルA,B,Cの低結晶Siは結晶Si成分比率が小さく，本測定により低結晶Siの結晶性を数値化することが可能となった．また，低結晶Siの中でも，サンプルAはサンプルB,Cと比べ結晶性が低いことが明らかとなった．このように結晶性の度合を数値として表現することができるため，定性的な結晶性評価だけでなく，低結晶Si間の数値比較をすることが可能となった．

Table. 1　測定サンプルの結晶性比較
試料 結晶Si ピークの相対値
高結晶 Si 100
サンプル A 11.8
サンプルB 36.8
サンプルC 25.4

４．その他・特記事項（Others）
NIMS李潔氏、李香蘭氏の支援を受けた。
参考文献
[1] 大成 誠之助, 固体スペクトロスコピー, 裳華房, 1994．
[2] Han et al., J. Appl. Phys. 94 2930 (2003)

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
なし．

６．関連特許（Patent）
なし．