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超音速O$$_{2}$$分子ビームで誘起されるSi(001)室温酸化の反応ダイナミクス

Reaction dynamics of Si(001) oxidation at room temperature induced by supersonic O$$_{2}$$ molecular beams

寺岡 有殿; 吉越 章隆 

Teraoka, Yuden; Yoshigoe, Akitaka

超音速O$$_{2}$$分子ビームと放射光光電子分光法を用いて、清浄及び水吸着Si(001)表面で起こるO$$_{2}$$分子の解離吸着に対するポテンシャルエネルギー障壁を調べた。両Si(001)表面の酸素飽和吸着量をO$$_{2}$$分子の並進運動エネルギーの関数として計測した。飽和量は両表面ともに入射エネルギーに依存して増加した。特に水吸着面の酸化では2つのエネルギーしきい値が観測された。清浄表面を第一のしきい値以下のエネルギーを持つO$$_{2}$$ガスで酸化して得た飽和吸着面のSi-2p光電子スペクトルからシリコンダイマーのバックボンドに酸素が侵入するが、水吸着面では1.0eV以上の入射エネルギーでO$$_{2}$$分子が攻撃しなければダイマーはそのバックボンドが酸化されないということがわかった。このことから清浄表面ではダングリングボンド経由の吸着反応経路が開けるが、水吸着面ではHとOH終端のために酸化が抑制され1.0eVを越えるエネルギーが必要である。

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