室温における酸素分子のSi(111)-77表面での初期吸着ダイナミクス

Initial adsorption dynamics of O on Si(111)-77 surface at room temperature

吉越 章隆 ; 成廣 英介; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿

Yoshigoe, Akitaka; Naruhiro, Eisuke; Moritani, Kosuke; Teraoka, Yuden

Oの室温におけるSi(111)-77表面への初期吸着ダイナミクスを超音速分子線技術と放射光リアルタイム光電子分光を組合せることによって調べた。初期吸着確率及び飽和酸素吸着量に関して入射酸素分子の並進運動エネルギー依存性を0.03eV、いわゆるガス吸着条件から2.3eVまでの広いエネルギー範囲に対して測定した。低並進運動エネルギーでは前駆的吸着状態を経由した解離吸着過程が支配的であるが、0.07eV以上のエネルギー領域では前駆的吸着状態を経由した解離吸着過程の寄与が小さくなり、直接解離吸着過程が支配的になることがわかった。0.4eVから1.7eVの並進運動エネルギーにおいて、その増加に伴い飽和酸素吸着量の増加が明瞭に観察された。1.7eVにおけるピーク面積強度の値は、0.03eVの場合と比べて約1.8倍であった。これらの結果は、入射エネルギーが室温においてさらなるO解離吸着を促進させる、活性化吸着を誘起していることを示している。

Initial adsorption dynamics of O on Si(111)-77 surface at room temperature was investigated by a supersonic molecular beam technique in conjunction with real-time X-ray photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation. The initial sticking probability and the saturation coverage as a function of the translational kinetic energy of impinging O were measured in the wide range from 0.03eV, namely thermal gas condition, to 2.3eV. We proposed a trapping-mediated process as a dominant adsorption mechanism at low kinetic energy region, while at high kinetic energies over 0.07eV the direct adsorption overlapping the trapping-mediated one whose contribution became small with increasing incident energies were expected to be a dominant adsorption mechanism. A gradual increase of the saturation coverage with increasing kinetic energy was clearly observed in the incident energy of 0.4eV to 1.7eV where the direct adsorption took over. The peak area intensity over 1.7eV regions is approximately 1.8 times larger than that for 0.03eV. These results indicate that the incident energy essentially induces the activated adsorption corresponding to the enhancement of the further O dissociative adsorption even at room temperature.