エキソ電子放射を利用したシリコン表面再構成過程の動的観察

利用外激电子发射动态观察硅表面重构过程

• 批准号: 12875032
• 负责人: 大前 伸夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875032/
• 关键词: エキソ電子; イオン放出; 表面再構成; シリコン

本研究は半導体用結晶成長技術により培われてきたWell-Defined表面の作製技術を用いて、エキソ電子を初めとする固体表面からの電子放射現象を詳細に解析し、エキソ電子あるいはイオンに関する基礎科学的な貢献を目指すと同時に、新たな表面モニタリング法の開発も視野に入れた研究を行おうとするものである。申請2年目にあたる本年度は電子検出器の高感度化、温度測定の精度向上を図ることにより、Si(111)清浄表面からのイオン放射信号を明確に捕らえる事に成功した。本年度に得られた結果を以下に示す。(1)RCA洗浄により清浄化した水素終端Si(111)の可逆的表面再構成温度である800℃で非定常のイオン放出を確認した。しかし他の表面再構成温度やSi(100)試料を用いた実験ではイオン放出信号を捕らえることはできなかった。(2)観察された非定常イオン放出量は試料の冷却速度に依存しており、大きな冷却温度の場合にイオン放出量が増大することが示された。(3)ケルビンフォース顕微鏡観察の結果から、この温度域での7x7から1x1への表面再構成にも冷却速度依存性が観察され、大きな冷却速度では熱平衡に達しない7x7の領域が再構成温度以下でも存在することが確認された。以上の結果から、表面再構成時のイオン放出については、試料を急冷することにより表面再構成時に熱的な平衡状態に達することなく常温まで7x7構造が維持され、そのエネルギーの緩和過程としてイオン放出が生じるものと解析された。また、電子状態計算から、表面原子構造とエキソ電子放射の関連性を明らかにし、酸素吸着ならびに表面のステップの存在がエキソ電子放射現象に重要な役割を果たしていることが、計算の結果示された。

This research is a contribution to basic science in the application of crystal growth technology for semiconductors, and a detailed analysis of electron emission from solid surfaces. This year, the application for high sensitivity of electronic detectors, temperature measurement accuracy, Si(111) clear surface emission signal, clear detection success The results for the year are shown below. (1)RCA washing is performed at 800℃, and the reversible surface reconstruction of Si(111) terminal is confirmed. The surface reconstruction temperature is Si(100). (2)Note that the amount of non-constant emission depends on the cooling rate of the sample, and the amount of emission increases when the cooling temperature is high (3)The results of micro-mirror observation show that the dependence of cooling rate on surface reconstruction in the temperature domain of 7 x 7 and 1 x 1 is observed, and the existence of temperature below reconstruction temperature in the temperature domain of 7 x 7 is confirmed. The above results show that the thermal equilibrium state during surface reconstruction is maintained at normal temperature, and the relaxation process during surface reconstruction is analyzed. The results of calculation of electron state and atomic structure of surface are shown in this paper.

项目成果

Shiota T., Morita M., Umeno M., Tagawa M., Ohmae N., Shima N.: "The contribution of surface defects to exoelectron emission from aluminum Surfaces"Physical Review B. Vol.63(in press). (2002)

Shiota T.、Morita M.、Umeno M.、Takawa M.、Ohmae N.、Shima N.：“表面缺陷对铝表面外激电子发射的贡献”物理评论 B. 第 63 卷（出版中）。

Shiota T., Kibi S., Yamamoto R., Tagawa M., Ohmae N., Umeno M.: "Effect of low-energy ion bombardment upon field-stimulated exoelectron emission from tungsten surfaces"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.39, No.2A. L110-L112 (2000)

Shiota T.、Kibi S.、Yamamoto R.、Takawa M.、Ohmae N.、Umeno M.：“低能离子轰击对钨表面场激外电子发射的影响”日本应用物理学杂志。

Shiota T., et al.: "Transient exoelectron emission from a clean tungsten tip at 200-450 K triggered by the surface electric field"Journal of Applied Physics. Vol.85 No.9. 6811-6815 (1999)

Shiota T. 等人：“由表面电场触发的 200-450 K 温度下清洁钨尖端的瞬态外激电子发射”应用物理学杂志。

Shiota T., et al.: "Field-stimulated exoemission of electrons induced by the distortion of atomic arrangement at tungsten surfaces"Proceedings of 13th International Symposium on Exoemission and Related Phenomena. (in press). (2000)

Shiota T.等人：“由钨表面原子排列畸变引起的场刺激电子逸出”第13届国际逸出及相关现象研讨会论文集。

Shiota T., et al.: "Effect of low-energy ion bombardment upon field-stimulated exoelectron emission from tungsten surfaces"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.39,No.2A. L110-L112. (2000)

Shiota T.等人：“低能离子轰击对钨表面场激外电子发射的影响”日本应用物理学杂志。