Surface Modification of Hydrogen-Terminated Silicon Substrate using Extra-Low Energy Electron Beam

使用超低能电子束对氢封端硅衬底进行表面改性

基本信息

  • 批准号:
    09450017
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1997 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Electron-stimulated desorption (ESD) of hydrogen from hydrogen-terminated Si substrates is expected for versatile applications in nano-fabrication in connection with surface modifications with use of electron beam patterning. In the electron beam patterning of hydrogen-terminated substrates, e-beam with high energy of 20-50 keV is usually used, which causes thermal desorption of hydrogen as well as ESD.In order to suppress the thermal effect by e-beam and to realize local removal of surface hydrogen caused only by ESD, it is necessary to adopt extra-low energy electrons with 10 eV order. For this purpose, it is of great importance to elucidate the mechanism of ESD in the extra-low energy region. The purpose of this research project is to fundamentally elucidate the surface modification process of hydrogen-terminated Si substrates on atomic scale.With use of newly introduced low-energy electron gun, we performed in-situ observation of ESD processes of hydrogen from hydrogen-terminated Si(100) and Ge/Si( 100) surfaces using time-of-flight elastic recoil detection analysis (TOF-ERDA), and obtained the electron energy dependence of ESD cross-section of hydrogen in the extra-low energy region. The result worthy of special mention was that we obtained interesting findings on the mechanism of ESD of hydrogen from hydrogen-terminated Si(l00) ; namely, (1) threshold electron energy of ESD was about 23 eV, and (2) the mechanism of ESD was related to the core band excitation in which Auger decay of a core hole occurred in a covalent Si-H bond, leading to a multi-hole final state in the bonding orbital and desorption of H.
电子刺激解吸(ESD)从氢端硅衬底的氢有望在纳米制造中广泛应用,与使用电子束图案化的表面修饰有关。在端氢基板的电子束图案化中,通常使用20-50 keV的高能电子束,引起氢的热脱附和静电放电。为了抑制电子束的热效应,实现仅由ESD引起的表面氢的局部去除,需要采用10 eV级的超低能电子。为此,阐明超低能区静电放电的机理具有重要意义。本课题旨在从根本上阐明端氢Si衬底在原子尺度上的表面修饰过程。利用新引入的低能电子枪,利用飞行时间弹性后坐力检测分析(TOF-ERDA)对端氢Si(100)和Ge/Si(100)表面的氢气静电放电过程进行了原位观测,得到了氢气在超低能区静电放电截面的电子能量依赖关系。特别值得一提的是,我们从端氢Si中获得了关于氢静电放电机理的有趣发现(100);即:(1)静电放电的阈值电子能约为23 eV;(2)静电放电的机制与核带激发有关,在核带激发中,共价Si-H键发生核心空穴的俄格衰变,导致键轨最终形成多空穴状态,H被解吸。

项目成果

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专利数量(0)
K.Oura他4名: "The effect of hydrogen termination on In growth on Si(100)surface" Surf.Sci.401. L425-L431 (1998)
K.Oura 和其他 4 人:“氢终止对 Si(100) 表面 In 生长的影响”Surf.Sci.401 (1998)。
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  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Oura他5名: "Observation of behavior of Ge δ-doped layer in Si(001)" Nucl.Instrum.& Methods Phys.Res.B136-138. 1080-1085 (1998)
K.Oura 和其他 5 人:“Si(001) 中 Ge δ 掺杂层的行为观察”Nucl.Instrum.&Methods Phys.Res.B136-138 (1998)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Oura他4名: "Electron stimulated desorption of hydrogen from H/Si(001)-1×1 surface studied by TOF-ERDA" Surf.Sci.420. 81-86 (1999)
K.Oura 和其他 4 人:“TOF-ERDA 研究的 H/Si(001)-1×1 表面氢的电子刺激脱附”Surf.Sci.420 (1999)。
  • DOI:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Oura 他4名: "Electron stimulated desorption of hydrogen from H/Si(001)-lxl surface studied by TOF-ERDA" Surf.Sci.420. 81-86 (1999)
K.Oura 和其他 4 人:“TOF-ERDA 研究的 H/Si(001)-lxl 表面的电子刺激氢脱附”Surf.Sci.420 (1999)。
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    0
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M.Katayama 他5名: "Adsorption of H on the Ge/Si(001) surfaces as studied by TOF-ERDA and CAICISS" Jpn.J.Appl.Phys.38(印刷中). (1999)
M. Katayama 和其他 5 人:“TOF-ERDA 和 CAICISS 研究的 Ge/Si(001) 表面上 H 的吸附”Jpn.J.Appl.Phys.38(出版中)。
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  • 批准号:
    08555009
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    $ 10.05万
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  • 资助金额:
    $ 10.05万
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  • 资助金额:
    $ 10.05万
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