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Real time observation of initial thermal oxidation using O$$_{2}$$ gas on Si(0 0 1) surface by means of synchrotron radiation Si-2p photoemission spectroscopy

放射光光電子分光法によるO$$_{2}$$ガスを用いた初期熱酸化の実時間その場観察

吉越 章隆; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿

Yoshigoe, Akitaka; Moritani, Kosuke; Teraoka, Yuden

O$$_{2}$$ガスによるSi(0 0 1)表面の熱酸化は、MOSFETトランジスターのゲート酸化膜形成に主要な反応系の一つであり、近年のULSIの微細化により、ますます原子・分子レベルでの反応制御が求められている。反応初期過程の理解は、必要不可欠である。今回、われわれは、SPring-8の原研専用軟X線ビームライン(BL23SU)に設置した表面反応分析装置において、熱酸化過程のリアルタイム放射光Si2p光電子分光観察を行い反応初期における酸素分子の解離吸着過程(シリコンと酸素の化学結合状態)を調べた。放射光光電子分光法を用いたこれまでの研究は、固定されたエネルギーの光電子のみを観察しているため、ケミカルシフトを利用した化学結合状態に関する情報は十分とは言えなかった。今回、高分解能かつ高輝度という表面反応分析装置の特徴を最大に利用して上記の情報を得ることができた。表面反応の基礎的理解は、ナノテクノロジーの進展に貢献すると期待できる。

It is well known that the initial Si(0 0 1) oxidation by O$$_{2}$$ gas is an important reaction system because it is usually used to form gate-oxide films on MOSFET. With decreasing the size of ULSI, it is necessary to control the surface reaction with atomic scales. In this study, we report ${it the real time in-situ}$ observation of thermal oxidation using O$$_{2}$$ gas on Si(0 0 1) surface by means of synchrotron radiation photoemission spectroscopy at the soft x-ray beamline, BL23SU, in the SPring-8. We clarified the chemisorption processes of O$$_{2}$$ on Si(0 0 1) surface over 773K regions at the initial oxidation stages from the results of Si2p core-level shifts. The fundamental understanding of surface reaction is expected to contribute the development of the future nanotechnology.

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パーセンタイル:52.09

分野:Chemistry, Physical

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