リアルタイム光電子分光による半導体表面準位の新解析法

利用实时光电子能谱分析半导体表面态的新方法

基本信息

批准号：
09750027
负责人：
遠田義晴
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
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

本研究の目的は、リアルタイム光電子分光による新たな半導体表面準位同定法を開発することにある。そのため、薄膜結晶成長中に光電子スペクトルを測定でき、かつ同一装置、同一時間に角度分解光電子分光測定を可能にする実験装置の整備・開発を行なった。この装置を用いてSi(100)清浄表面の電子状態について実験・解析した。この表面はダイマーダングリングボンドに由来する表面準位が0.5〜1eVの結合エネルギーをもって存在する事が既に知られている。本研究によって得られた新しい知見等の成果を以下にまとめる。1. 結合エネルギー0〜2eVの表面準位光電子強度振動法により、上で述べたダングリングボンド準位とは別の新しい表面準位が1.3eVに存在することを明らかにした。この準位はバックルドダイマーによる局所的な長周期構造が存在し、これにより表面ブリルアンゾーンが折り込まれた効果と考えられ、本研究で得られた結果は妥当なものである。2. 結合エネルギー2eV以上の表面準位光電子強度振動法により、2eVよりも深い結合エネルギーに表面準位が存在することを明らかにした。これまで表面準位の研究に用いられてきた角度分解型光電子分光では深い準位はバルク準位に隠れてしまいその同定が困難であったが、本研究方法により明確に分離することに成功した。この新しく得られた準位は4eV付近に存在し、理論的に予測されていたダイマーボンドに由来する準位と考えられる。以上の成果から本研究により新たな半導体表面準位同定法の開発に成功したと言える。

这项研究的目的是开发一种使用实时光电子光谱法鉴定半导体表面状态的新方法。因此，我们已经开发了一种实验装置，该设备可以在薄膜晶体生长过程中测量光电子光谱，并同时实现角度分辨光电光谱。使用此设备，对Si（100）清洁表面的电子状态进行了实验分析。众所周知，从二聚体悬挂键中得出的表面水平存在0.5至1 eV的键能。下面总结了这项研究的新发现和其他结果的结果。 1。具有0至2 eV的键能的表面级光电强度振动方法表明，在1.3 eV处存在新的表面水平，与上述悬空键水平分开。该水平具有局部长的周期性结构，带有弯曲二聚体，这被认为是折叠表面布里鲁因区域的效果，并且在这项研究中获得的结果是合理的。 2。结合能为2ev或更高的结合能的表面级光电强度振动方法表明，表面水平比2EV更深。在截至现在研究表面水平的角度分辨的光电子光谱中，深层水平被大量水平隐藏，因此很难识别它们，但是这种研究方法已经成功地进行了清晰的分离。这个新获得的水平存在于4ev左右，被认为是从理论预测的二聚体键中得出的水平。基于上述结果，可以说这项研究成功地开发了一种用于识别半导体表面状态的新方法。