超高真空中におけるSi(001)表面へのCHClの化学吸着

Chemisorption of CHCl on Si(001) surface under UHV condition

今中 壮一*; 岡田 美智雄*; 笠井 俊夫*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆 

Imanaka, Soichi*; Okada, Michio*; Kasai, Toshio*; Teraoka, Yuden; Yoshigoe, Akitaka

Si(001)表面と有機分子との反応は、LSI, 分子素子, センサー, 非線形光学材料, 触媒, コーティングや防腐食など非常に幅広い応用が期待されていることから、多くの研究がなされている。なかでも、CHClの解離吸着反応は、ダイヤモンド薄膜やシリコンカーバイド薄膜の生成に関して重要となる。解離吸着のメカニズムを完全に解明するうえでは衝突CHClの分子配向を制御した研究が必要となってくる。その基礎研究として、超高真空下における清浄なSi(001)表面へのCHClの吸着の様子を走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて観察した。その結果、Si(001)表面上へのCHClの解離吸着は、CHCl(g)CH(a)+Cl(a), CHCl(g)CH(a)+Cl(g)の2つの経路を経由することがわかった。

The reactions of organic molecules with a Si(001) surface play important roles in many applied fields such as LSI, molecular device, sensor, non-liner optical materials, catalysis, coating, preservation from decay, and so on. Especially, the dissociative adsorption of CHCl is an important initial process in the production of diamond and silicon carbide thin films. However, it is required to control the orientation of CHCl for the elucidation of the detailed mechanism of the dissociative adsorption. In the present experiments, we studied the dissociative adsorption of CHCl on a clean Si(001) surface under ultra-high vacuum using Scanning Tunneling Microscopy (STM). We found, for the first time, that there are two reaction passes of CHCl(g) to CH(a)+Cl(a) and CHCl(g) to CH(a)+Cl(g) in the dissociative adsorption of CHCl on the Si surface.