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酸化の進行に伴う酸化膜の価電子帯形成過程の角度分解X線光電子分光法による解明

使用角分辨 X 射线光电子能谱阐明氧化过程中氧化膜中价带的形成过程

基本信息

批准号：
09750038
负责人：
野平博司
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Musashi Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

始めに、水素終端Si(111)面および水素終端Si(100)面上に酸化膜を形成し、酸化の進行に伴うO 1S光電子の非弾性散乱によるエネルギー損失スペクトルの変化を調べた。酸化膜は、水素終端上に乾燥酸素中300℃で膜厚約0.5nmのプレオキサイドを形成し、このプレオキサイドを介して、酸化温度600-880℃で酸化膜厚が約2nmとなるまで酸化することにより形成した。試料の評価は・高分解能X光電子分光装置(Scienta Instruments AB製ESCA-300)を用いて、光電子の脱出角15ﾟでO1S、Si2P光電子スペクトルを測定することにより行った。酸化の進行に伴うO 1S光電子の非弾性散乱によるエネルギー損失スペクトルの変化から、1)酸化膜厚約1nm以上で、Bulk-SiO_2のバンドギャップ9eVを反映したエネルギー損失が現れ始めること、2)9eV以下におけるエネルギー損失の大部分はサブオキサイドに起因すること、3)構造遷移層におけるエネルギー損失のピークは8eV付近に存在することを見出した。すなわち、平成9年度にX線光電子分光法を用いて見いだした界面から約0.9nm以内のシリコン酸化膜の価電子帯の上端が、バルクの酸化膜のそれと約0.2eV異なる領域が存在すること、および本年度に明らかにした酸化膜厚約1nm以上でBulk-SiO_2のバンドギャップ9eVを反映したエネルギー損失が現れ始めることは、SiO_2/Si界面にBulk-SiO_2とは構造の異なる膜厚約1nmの領域、すなわち構造遷移層が存在することを示唆している。次に、ラジカルイオン源および酸素ガス流量調整用の超高精度制御リークバルブを現有装置に取り付け、酸化膜を形成した。現在、酸化膜厚0.8nmまでの測定を行い、酸化膜厚0.8nmまでではBulk-SiO_2のバンドギャップ9eVを反映したエネルギー損失が観測されないことを見いだした。

The formation of acidified films on Si(111) and Si(100) surfaces at the beginning and end of the acidification process is accompanied by the non-dispersive scattering of O 1S photoelectrons. The acidified film is formed on the water terminal in dry acid at 300 ° C with a film thickness of about 0.5 nm. This acidified film is formed at an acidification temperature of 600-880 ° C with a film thickness of about 2 nm. Sample evaluation: High resolution energy X-ray photoelectron spectrometer (ESCA-300 by Scienta Instruments AB) was used to determine the photoelectron emission angle of 15 ° O 1S and Si 2P. Acidification process is accompanied by non-dispersive O1S photoelectron losses. 1) Acidification film thickness is more than 1nm. Bulk-SiO_2 photoelectron losses are reflected at 9eV. 2) Most of the losses are caused by 9eV or less. 3) The structural migration layer has a loss of 8eV. In 2009, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to detect the upper end of the electron band of the acidified film within about 0.9 nm. In 2009, the acidified film thickness of Bulk-SiO_2 was about 1nm or more. In 2009, the electron loss of the acidified film was about 9eV. SiO_2/Si interface Bulk-SiO_2 structure difference, film thickness of about 1nm, structure migration layer exists, so it is difficult to find the difference. In addition, the ultra-high-precision control cable for regulating the flow rate of radioactive fuel and acid is obtained from existing devices, and an acidified film is formed. At present, the acid film thickness of 0.8 nm is measured. The acid film thickness of 0.8 nm is reflected in the loss of Bulk-SiO_2 and the loss of 9eV.