表面上水素の超高深さ分解能測定に関する研究

本研究では、表面上に存在する水素により半導体表面上での金属薄膜形成過程が清浄表面上の場合と比較してどのように変化するかを明かにすることを目的として、表面上の水素の高い深さ分解能での検出を試みた。まず表面上での水素の存在により金属薄膜形成過程がどのように変化するかを、深さ方向に高分解能を有する中エネルギーイオン散乱法により観測した。具体的な測定系としてはSi(111)表面上でのCuを選び測定を行った。その結果基板温度が室温の場合は水素の影響があまり顕著でないが、基板温度が高温になると洗浄表面上とはかなり異なる成長様式を示すことを明かにした。次に本研究本来の目的である水素の検出が中エネルギー領域の1次イオンを用いて可能であるかどうかについて、予備的な実験を行った。この測定では静電型エネルギー分析器を用いて反跳イオンの検出を行った。その結果若干強度的に問題があるものの、水素の検出が可能であることがわかった。しかし高エネルギー分解能を有する静電型エネルギー分析器を用いても、予想以上のエネルギーの広がりが観測された。そこで実際に高い深さ方向分解能が得られるかどうかについて、いくつかのエネルギーの広がりを与える要因を含めて、シミュレーションを行った。その結果では充分な深さ分解能が得られるいう結果が得られた。したがって実験結果を充分に説明できるまでには至らなかった。また表面付近での反跳イオンの中性化の問題もあり、金属薄膜形成過程における水素の役割を充分に解明するには、今後さらに実験条件を検討し、いくつかの残された問題点を解決する必要があると思われる。

本研究では、表面上に存在する水素により半導体表面上での金属薄膜形成過程が清浄表面上の場合と比較してどのように変化するかを明かにすることを目的として、表面上の水素の高い深さ分解能での検出を試みた。まず表面上での水素の存在により金属薄膜形成過程がどのように変化するかを、深さ方向に高分解能を有する中エネルギーイオン散乱法により観測した。具体的な測定系としてはSi(111)表面上でのCuを選び測定を行った。その結果基板温度が室温の場合は水素の影響があまり顕著でないが、基板温度が高温になると洗浄表面上とはかなり異なる成長様式を示すことを明かにした。次に本研究本来の目的である水素の検出が中エネルギー領域の1次イオンを用いて可能であるかどうかについて、予備的な実験を行った。この測定では静電型エネルギー分析器を用いて反跳イオンの検出を行った。その結果若干強度的に問題があるものの、水素の検出が可能であることがわかった。しかし高エネルギー分解能を有する静電型エネルギー分析器を用いても、予想以上のエネルギーの広がりが観測された。そこで実際に高い深さ方向分解能が得られるかどうかについて、いくつかのエネルギーの広がりを与える要因を含めて、シミュレーションを行った。その結果では充分な深さ分解能が得られるいう結果が得られた。したがって実験結果を充分に説明できるまでには至らなかった。また表面付近での反跳イオンの中性化の問題もあり、金属薄膜形成過程における水素の役割を充分に解明するには、今後さらに実験条件を検討し、いくつかの残された問題点を解決する必要があると思われる。