NEXAFS偏光依存測定による有機シリコン化合物(CH)SiX(X = F, Cl, Br, I, NCO)の表面配向メカニズム

Surface orientation mechanism of organosilicon compounds (CH)SiX(X = F, Cl, Br, I, NCO) by measuring polarization dependence of NEXAFS spectra

関口 哲弘  ; 馬場 祐治  ; 下山 巖   ; Nath, K. G.*; Uddin, M. N.*

Sekiguchi, Tetsuhiro; Baba, Yuji; Shimoyama, Iwao; Nath, K. G.*; Uddin, M. N.*

ハロゲン置換,NCO-基置換した有機シリコン化合物(CH)SiX(X = F, Cl, Br, I, NCO)について、その凝集試料のSi K吸収端近傍におけるX線吸収スペクトル(NEXAFS)測定とその偏光依存性測定を行った。NEXAFSスペクトルの偏光依存性から塩素体のSi-X結合が最も顕著な水平配向を示すことが明らかとなった。その電子状態及び分子配向性が発生する機構を熱力学データ,モデルクラスター分子の安定化構造,モル分子容,分子形状(全電子密度),双極子モーメントをもとに考察した。結論として、凝集表面において分子間の双極子-双極子相互作用により反平行配置を取りやすく、それが系全体の平均配向として現れること、正四面体型分子に近い構造の場合ほど最密充填構造をとり水平配向度が高くなる傾向がある。また、スペクトルの蒸着速度依存性測定から動力学的要因によっても分子軸配向が影響を受けることを明らかにした。

The orientation nature of multilayer organosilicon compounds has been investigated by measuring the dependence of the Si K-shell near-edge X-ray absorption fine structures (NEXAFS) on the polarization angle. Two approaches helped to elucidate the orientation mechanism: the substitution effect and the deposition-rate dependence. The orientation angles of Si-X bond axes were obtained for trimethylsilyl halides, (CH)SiX(X = F, Cl, Br, I, NCO), condensed on Cu(111) at a low (82 K) temperature: the angles are 60, 73, 61, 55, and 55 degrees with respect to the surface normal, for X =F, Cl, Br, I, and NCO, respectively. Chloride (X=Cl) produces the most parallel tilt angle. The specific orientation nature of chloride is attributed to its strong dipole moment as well as the regular tetrahedron shape of the molecule. The molecular volumes calculated verify this view. Furthermore, deposition rates are found to greatly influence the growth manner: namely, high deposition rates led to a slightly perpendicular orientation of Si-X bond axis.