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Electronic structure of N$$_{2+}$$ and O$$_{2+}$$ ion-implanted Si(100)

N$$^{+}$$およびO$$^{+}$$イオン注入したSi(100)表面の電子構造

山本 博之; 馬場 祐治  ; 佐々木 貞吉

Yamamoto, Hiroyuki; Baba, Yuji; Sasaki, Teikichi

Si(100)表面に5keVのN$$^{+}$$,O$$^{+}$$イオンを注入し、イオン注入層の電子構造についてX線光電子分光法(XPS)、X線励起オージェ電子分光法(XAES)およびX線吸収端微細構造法(XANES)により解析した。O$$^{+}$$注入の場合、XPS(Si2p),XAES(SiKLL)スペクトルは3$$times$$10$$^{17ions}$$/cm$$^{2}$$以上でSiから急激にSiO$$_{2}$$の位置へとケミカルシフトが生じる。またXANESスペクトルでは双極子選択則よりSi2p$$rightarrow$$Si3s,Si2p$$rightarrow$$Si3d,Si2s$$rightarrow$$Si3p遷移による吸収ピークが観測され、いずれも4.5$$times$$10$$^{16ions}$$/cm$$^{2}$$以上で3~4eV高エネルギー側にシフトする。これらの構造は既報のSiO$$_{2}$$のスペクトルに類似しており、O$$^{+}$$注入層がSiとSiO$$_{2}$$の混合層からなることを示唆する。一方N$$^{+}$$注入ではこれらのスペクトルのシフトは照射量の増加に従ってゆるやかに生じ、N$$^{+}$$注入層がSiとSi$$_{3}$$N$$_{4}$$の混合層ではなく、SiとNとのランダムな結合を形成しているものと考えられる。

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分野:Chemistry, Physical

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