水溶液中でのシリコン単結晶表面ハロゲン化メカニズムの解明とサイト選択的制御

阐明水溶液中硅单晶表面卤化机理及位点选择性控制

• 批准号: 15750119
• 负责人: 今西 哲士
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15750119/
• 关键词: シリコン; 水素終端化; ハロゲン; ナノクラスター; 溶存酸素; 表面; ヨウ素終端化; Si(111); ハロゲン化; ヨウ化水素酸

本研究では、HIおよびHBr水溶液中における水素終端化Si(111)面のハロゲン化反応について詳しく調べた。まず、<1-1-2>とく112->方向へ微傾斜した(111)面を用いてそのstep構造(stepサイト)とハロゲン化反応との関連性をAFMおよび内部多重反射FT-IR法を用いて詳しく調べた。その結果、<1-1-2>微傾斜面は、<112->微傾斜面に比べると、ハロゲン終端化反応が促進されることが分かった。また、Si表面のエッチング反応を伴うハロゲン化シリコンのナノクラスター形成反応においても同様に<1-1-2>微傾斜面の方が促進されることが分かった。<1-1-2>微傾斜面は、もう一方の面に比べると、反応活性の低いmono-hydrideサイトよりも反応活性が高いdi-hydrideサイトを多く含む。よって、この結果は、ハロゲン終端化反応および、クラスター形成反応が、ハロゲンイオンによるdi-hydirideとの反応に支配されていることを意味している。詳しい解析の結果、di-hydride stepサイトがエッチングされると同時に、新たに現れたterraceサイトがハロゲン終端化され、またエッチング痕が同時にナノクラスターを形成することが分かった。これによって、ハロゲン終端化が活性であるstepサイトから起きずに、terraceサイトのみを終端していくことも説明出来るようになった。また、HIやHBr水溶液中の溶存酸素濃度を変化させて、形成されるクラスターの観察を行った結果、溶存酸素がある時のみ、ハロゲン終端化反応とクラスター形成反応が同時に起こり、溶存酸素がないとクラスター形成反応のみが進行することが分かった。これは、溶存酸素による酸化反応が、ハロゲン終端化反応と密接に関係していることを示しており、非常に興味深い結果となった。

This study で お は, HI よ び gets in aqueous solution, に お け る water element terminal the Si (111) surface の ハ ロ ゲ ン turn against 応 に つ い て detailed し く adjustable べ た. ま ず, < 1-1-2 > と く 112 - > direction へ micro tilt し た を (111) surface with い て そ の step structure (step サ イ ト) と ハ ロ ゲ ン turn against 応 と の masato even sex を AFM お よ び multiple internal reflection を FT - IR method with い て detailed し く adjustable べ た. そ の results, < 1-1-2 > slightly inclined plane は, < - > 112 micro scarp に than べ る と, ハ ロ ゲ ン terminal is changed the 応 が promote さ れ る こ と が points か っ た. ま た, Si surface の エ ッ チ ン グ anti 応 を with う ハ ロ ゲ ン change シ リ コ ン の ナ ノ ク ラ ス タ ー formed the 応 に お い て も with others に < 1-1-2 > slightly inclined plane の party が promote さ れ る こ と が points か っ た. < 1-1-2 > slightly inclined plane は, も う side の surface に than べ る と, anti 応 active low の い mono - hydride サ イ ト よ り も reverse 応 が high い di - hydride サ イ ト を く more contain む. よ っ て, こ の results は, ハ ロ ゲ ン terminal is changed the 応 お よ び, ク ラ ス タ ー formed the 応 が, ハ ロ ゲ ン イ オ ン に よ る di - hydiride と の anti 応 に dominate さ れ て い る こ と を mean し て い る. Detailed し い analytical の results, di - hydride step サ イ ト が エ ッ チ ン グ さ れ る と に at the same time, the new た に now れ た terrace サ イ ト が ハ ロ ゲ ン terminal change さ れ, ま た エ ッ チ ン グ mark が while に ナ ノ ク ラ ス タ ー を form す る こ と が points か っ た. こ れ に よ っ て, ハ ロ ゲ ン terminal change が active で あ る step サ イ ト か ら up き ず に, terrace サ イ ト の み を terminal し て い く こ と も instructions out る よ う に な っ た. ま た や, HI gets を の soluble deposit acid element concentration in the aqueous solution - the さ せ て, forming さ れ る ク ラ ス タ ー の 観 examine を line っ た results, soluble acid element が あ る when の み, ハ ロ ゲ ン terminal is changed the 応 と ク ラ ス タ ー formed the 応 が に up at the same time こ り, soluble acid element が な い と ク ラ ス タ ー formed the 応 の み が for す る こ と が points か っ た. こ れ は, soluble acid element に よ る acidification anti 応 が, ハ ロ ゲ ン terminal is changed the 応 と contact に masato is し て い る こ と を shown し て お り, very deep に tumblers い results と な っ た.

项目成果

Temperature Dependence of Formation of Nano-Rods and Dots of Iodine Compounds on an H-Terminated Si(111) Surface in a Concentrated HI Solution

浓 HI 溶液中 H 封端 Si(111) 表面上碘化合物纳米棒和点的形成的温度依赖性

• 发表时间: 2004
• 期刊: Langmuir 20
• 作者: Akihito Imanishi

水溶液中の反応を利用した水素終端化シリコン表面の分子修飾とナノ構造形成

利用水溶液中的反应对氢封端硅表面进行分子修饰和纳米结构形成

• 发表时间: 2003
• 期刊: 表面 41
• 作者: Akihito Imanishi;今西哲士
• 通讯作者: 今西哲士