How Is the Signal Attenuation in Surface Electron Spectroscopy Described? VIII. Calculation and Comparison of IMFPs Using Relativistic Full Penn Algorithm and Relativistic Single Pole Approximation by Penn across a Wide Energy Range in Materials with Band Gaps

年 10 月 10 日掲載決定) バンドギャップ(𝐸 g )を有する物質における非弾性平均自由行程(IMFP, Inelastic mean free path)の計算に おいて Full Penn algorithm(FPA)を用いる方法について解説した．また，100 keV を超えるような高エネル ギー領域における IMFP を計算するために相対論補正を FPA および Penn の単極近似(SPA, Single pole approximation)に施す際の詳細について解説した．IMFP 計算における 𝐸 g の効果には２つの要素がある．一 つは電子のエネルギー損失の最小値と最大値が変化すること，二つは 𝐸 g の存在のために変化する運動量移 送をどのように表現するかである．これらについては Boutboul ら [T.Boutboul et al., J. Appl.Phys.79, 6714 (1996) ]の方法を参考にして開発された FPA-BABC [H.Shinotsuka et al., Surf.Interface Anal.54, 534 (2022) ]につ いて解説した．FPA，SPA への相対論補正の適用については，500 keV 以下のエネルギー領域では電子の運 動に対して相対論的動力学補正を行えば良いので， 比較的簡単に組み込むことができる． また， 相対論的 SPA と相対論的 FPA-BABC が与える 200 eV から 500 keV における IMFP について，45 種類の無機化合物，14 種 類の有機化合物で比較検討を行った．その結果，計算した SPA-IMFP と FPA-BABC-IMFP はこのエネルギー 領域では，両者の相対差の平均値は無機化合物ではおよそ 2%以下，有機化合物では 1%以下であった．両者 の最大の相違は 200 eV-500 keV のエネルギー範囲でおよそ 3%であった．以上から，𝐸 g を有する物質につ いて，200 eV-500 keV のエネルギー範囲の IMFP の計算に相対論的 SPA は相対論的 FPA-BABC と同様な正 確さで使用することができることが分った． How Is the Signal Attenuation in Surface Electron Spectroscopy Described?VIII.