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断面光電子分光法による非晶質シリコン酸化膜の組成および結合状態密度の深さ方向分析

利用截面光电子能谱深度分析非晶硅氧化物薄膜的成分和键态密度

基本信息

批准号：
13025243
负责人：
服部健雄
金额：
$ 26.94万
依托单位：
Musashi Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度は、希土類酸化物/Si界面遷移層の角度分解X線励起Gd4d・Lu 4d・Si 2p光電子スペクトル(ARXPs)の解析に最大エントロピー法を適用することにより、Gd_2O_3/Si(100)やLu_2O_3/Si(100)の界面遷移層を構成するシリケート層の組成変化を明らかにした。今年度は、深さ方向組成変化の決定精度をさらに高めるために、先ず深さ方向元素分布を京都大学木村健二教授の開発された高分解能ラザフォード後方散乱測定(HRBS)により決定し、その元素分布に基づいてGd4d・Si 2P光電子スペクトルを解析する方法を提案し、Si(100)面上に形成した膜厚約4nmのガドリニウム酸化膜の深さ方向組成・化学結合状態分析を原子スケールの深さ方向分解能で決定することに成功した。すなわち、Si 2p、Gd 4d、O 1s角度分解光電子スペクトルの測定結果によれば、ガドリニウム酸化膜の光電子スペクトルの化学シフト量がシリコン酸化膜の場合よりも小さく、Gd_2O_3層とSi基板との間に形成される遷移領域がGdシリケート層により形成されていることを示していると考えられる。Gd_2O_3層とGdシリケート層の境界をGd_2O_367mol%、SiO_233mol%、Gdシリケート層とSiO_2層の境界をGd_2O_333mol%、SiO_267mol%、SiO_2層とSi基板との境界をSiO_250mol%、Si 50mol%と各々定義すると、ガドリニウム酸化膜は膜厚1.65nmのGd_2O_3層と膜厚0.7nmのSiO_2層の間に膜厚0.55nmのGdシリケート層が形成されていることを示している。光電子の脱出角15°以下での実験値の定量的検討から、ガドリニウム酸化膜の表面近傍にGd-Si結合が存在することが推論された。

In the past year, the angle decomposition of rare earth/Si interfacial migration layer by X-ray excitation of Gd4d·Lu4d·Si2p photoelectron particles (ARXPs) has been studied. The composition of Gd2O3/Si(100) and Lu2O3/Si (100) interfacial migration layer has been studied. This paper proposes a method for the determination of elemental distribution based on Gd4d·Si2P photoelectron spectroscopy (HRBS) developed by Professor Kenji Kimura of Kyoto University. Si(100) surface to form a thin film thickness of about 4nm, the depth of the acid film composition, chemical binding state analysis, atomic structure and depth of the decomposition energy determined successfully. The measurement results of photoelectron species of Si, Si 2p, Gd 4d, O 1s angular decomposition show that the photoelectron species of the acidified film are chemically different from those of the acidified film. The boundary of Gd_2O_3 layer, Gd layer and SiO_2 layer is Gd_2O_3 67 mol %, SiO_2 33 mol %, Gd layer and SiO_2 layer is Gd_2O_3 33 mol %, SiO_2 67 mol %, SiO_2 layer and Si substrate is SiO_250 mol %, Si 50 mol %. A Gd2O3 layer with a thickness of 1.65 nm and a Gd2O3 layer with a thickness of 0.7 nm and a Gd2O3 layer with a thickness of 0.55 nm were formed. A quantitative analysis of the value of photoelectron depolarization angle below 15° is carried out and it is inferred that Gd-Si bonding exists near the surface of the photoelectron film.