2002年度

Atomic Collision Research in Japan

300590
Real-time observation of oxidation states on Si(001)-2×1 during supersonic O₂ molecular beam irradiation
吉越章隆 ; 寺岡有殿
Atomic Collision Research in Japan, No.27, p.80-82(2001) ; (JAERI-J 19121)

　酸素分子の並進エネルギーを2.9eVに制御した状態でSi(001)-2×1表面初期酸化状態をSPring-8の軟X線ビームライン（BL23SU）にて実時間光電子分光測定により明らかにした．初期（約35L以下）では，Si⁴⁺酸化状態は観察されず，Si¹⁺，Si²⁺及びSi³⁺の急激な増加が観察された．その後，Si⁴⁺が観察されはじめ徐々に増加した．一方，Si¹⁺，Si²⁺及びSi³⁺は，減少し，特にSi²⁺が大きく減少した．この結果，初期の酸素ドーズ量では表面ダイマーSi原子は4個の酸素原子に囲まれにくいこと，Si⁴⁺が主にSi²⁺から変化したものであることが明らかになった．また，膜厚は0.57nmであった．本研究は，Si(001)表面と酸素分子の反応ダイナミクスとして興味深いばかりでなく，熱反応によらない極薄酸化膜形成技術として，ナノテクノロジー技術の分野でも意義が大きいと考える．

300589
Photoemission spectroscopy on initial oxidation of Si(001) induced by O₂ translational energy using synchrotron radiation
寺岡有殿 ; 吉越章隆
Atomic Collision Research in Japan, No.27, p.77-79(2001) ; (JAERI-J 19120)

　本報告では昨年から今年にかけて行ったO₂分子の並進運動エネルギーで誘起されるSi(001)表面の初期酸化反応をシンクロトロン放射光を用いた光電子分光法で解析した結果の一部を述べる．清浄表面に残留H₂O分子が解離吸着した部分酸化Si(001)表面はO₂分子によってなかなか酸化されないこと．並進運動エネルギーが1.0eV以上でダイマーSiのバックボンドにO原子が入ること．さらに2.6eV以上ではサブサーフェイスのバックボンドにO原子が入ることを見いだした．Si-2pの光電子分光スペクトルには1eV以下ではおもにSi¹⁺までに酸化が止まること，1eV以上でSi³⁺，Si⁴⁺まで酸化が進行すること，2.6eV以上ではSi⁴⁺が顕著になることが示され，第1原理計算とほぼ整合する結果が得られた．