半導体表面における光CVDプロセスの初期過程の原子レベル構造解析

本研究に用いたFI‐STMは、Si(111)面上の原子状水素吸着、Si(111) 及びSi(100)面上のアルカリ金属(Li,K,Cs)吸着、Si(100)面における“2X8"高温相などの研究により、分解能、安定性には高い評価を得ている。また、RHEEDとSTMを伴用したSi(111)上SiのMBE成長の構造解析も行なっておりシリコン上の吸着物、薄膜のSTM観察には十分の経験があった。本年度は本研究の一環として走査トンネル分光法(STS)用の制御系・測定系・プログラムを改良し、安定性・再現性のあるSTSを開発し、これを用いて、Si(111)7x7,Si(100)2x1におけるアルカリ金属(主にNaとK)吸着による表面電子状態の変化をしらべ,アルカリ金属とSi(100),Si(111)基板間の電荷の移動の様子を明かにした。このSTSにより、個々の吸着に於る電子状態を調べるうえで、他の手法では得られない重要な知見を得ることができる。更に、Si(100)2x1表面に於る原子状水素について詳細に研究を行っている。原子状水素はSi(100)表面では、ダイマ-の2個のダングリングボンドにひとつづつの水素原子が吸着したモノハイドライド相と、ダイマ-を構成するSi原子間の結合を切って1つのSiに2個づつの水素原子が吸着したダイハイドライド相が知られていたが、それらのSTM/STSを観察するとともに、光CVDプロセスをSTMで観察する上で重要であると考えられる初期吸着過程もSTMによりしらべ、その吸着構造を決定するとともに、この実験により、光CVDプロセスにおける副産物として水素原子がSi(100)表面に存在する場合にも、STMにより観察・同定が可能であることが明らかになった。

本研究に用いたFI‐STMは、Si(111)面上の原子状水素吸着、Si(111) 及びSi(100)面上のアルカリ金属(Li,K,Cs)吸着、Si(100)面における“2X8"高温相などの研究により、分解能、安定性には高い評価を得ている。また、RHEEDとSTMを伴用したSi(111)上SiのMBE成長の構造解析も行なっておりシリコン上の吸着物、薄膜のSTM観察には十分の経験があった。本年度は本研究の一環として走査トンネル分光法(STS)用の制御系・測定系・プログラムを改良し、安定性・再現性のあるSTSを開発し、これを用いて、Si(111)7x7,Si(100)2x1におけるアルカリ金属(主にNaとK)吸着による表面電子状態の変化をしらべ,アルカリ金属とSi(100),Si(111)基板間の電荷の移動の様子を明かにした。このSTSにより、個々の吸着に於る電子状態を調べるうえで、他の手法では得られない重要な知見を得ることができる。更に、Si(100)2x1表面に於る原子状水素について詳細に研究を行っている。原子状水素はSi(100)表面では、ダイマ-の2個のダングリングボンドにひとつづつの水素原子が吸着したモノハイドライド相と、ダイマ-を構成するSi原子間の結合を切って1つのSiに2個づつの水素原子が吸着したダイハイドライド相が知られていたが、それらのSTM/STSを観察するとともに、光CVDプロセスをSTMで観察する上で重要であると考えられる初期吸着過程もSTMによりしらべ、その吸着構造を決定するとともに、この実験により、光CVDプロセスにおける副産物として水素原子がSi(100)表面に存在する場合にも、STMにより観察・同定が可能であることが明らかになった。