低エネルギーイオンによる表面局所ポテンシャル場の解析

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本研究では、半導体表面上へのアルカリ金属吸着において吸着子により誘起される局所的な静電ポテンシャルの変化を、実験的に検証することを目的として行った。こうした局所的な静電ポテンシャルの変化がどのような実験結果においてみられるかについて検討を行った。実験ではアルカリ吸着したSi(100)およびSi(111)表面について、仕事関数の変化を詳細に測定した。つぎに低エネルギーのイオン照射による2次イオン放出過程における2次イオン化確率の測定を行った。その結果、Si(100)表面ではマクロ量である仕事関数の変化により、2次イオン化確率が決定されることが明らかとなった。しかし、Si(111)表面においては仕事関数だけでは2次イオン化確率が説明できず、局所的な静電ポテンシャルの変化を考慮する必要がある結果となった。試料の面方位による違いは、表面構造の違いに由来する可能性がある。つまり、Si(100)表面では2×1再配列構造をとり、この構造ではアルカリ吸着により広範囲にわたるダイマーのバックリングの固定化が生じ、これによって局所的な効果が小さくなる。一方Si(111)表面では、7×7再配列構造でありアルカリ吸着により大きな緩和は生じない。このため吸着子周辺での局所静電ポテンシャルが大きく変化し、2次イオン化確率に影響を及ぼすものと考えられる。