分析例

同一試料の占有準位と非占有準位の測定

LEIPS で得られる非占有準位のエネルギーと、UPS（Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy）で得られる占有準位のエネルギーから、バンドの全体像がわかります。LEIPS と UPS を相補的に組み合わせることで、半導体試料の電子と空孔の両方の準位を知ることができます。

また、LEIPS の最低空分子軌道（LUMO / Lowest Unoccupied Molecular Orbital）から電子親和力が、UPSの最高被占分子軌道（HOMO / Highest Occupied Molecular Orbital）からイオン化エネルギーが得られ、その差から半導体のバンドギャップの大きさがわかります。

図1. 銅フタロシアニン薄膜試料 の LEIPS と UPS スペクトル

試料提供：有機光エレクトロニクス実用化開発センター（i³-opera)

LEIPSの原理

LEIPS と UPS による半導体試料測定のエネルギーダイアグラムを示します。LEIPS は、電子（e^-）を照射して発生する光（hν）を測定し、非占有準位を分析します。一方 UPS は、光（hν）を照射して発生する光電子（e^-）を測定することで占有準位を分析します。光と電子の役割を逆にすることで、LEIPS は電子親和力などの直接測定が可能になります。

UPS と LEIPS のエネルギーダイアグラム

LEIPS の特長（GENESIS オプション）

LEIPS：Low Energy Inverse Photoelectron Spectroscopy（低エネルギー逆光電子分光法）^（*1,2,3）

逆光電子分光法は、電子を試料に照射して発生する光を測定する手法です。LEIPSは、従来の逆光電子分光とは大きく異なり、5 eV以下の低エネルギー電子で近紫外光を測定します。このため、電子照射による有機試料の損傷が大幅に抑制されるほか、発生した光を大気中に導き検出することができます。

模式図に示すように、発生した近紫外光は、バンドパスフィルターを通して光電子倍増管で検出されます。光検出器が大気側にあるため、光のエネルギーを選別するバンドパスフィルターを容易に交換することができます。

LEIPS の模式図

【LEIPS と 従来の逆光電子分光装置の違い】