Si(111)-77表面の準安定吸着酸素と入射酸素分子の並進運動エネルギーの関係; 高分解能放射光光電子分光による「その場」観察

Correlation between translational kinetic energy of O and metastable oxygen adsorbates on Si(111)-77 surface; "" observation by means of high energy-resolution synchrotron radiation photoelectron spectroscopy

吉越 章隆 ; 盛谷 浩右*; 成廣 英介; 寺岡 有殿

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

Si(111)-77に室温でOを暴露すると解離吸着過程の前駆的吸着状態の一つと考えられる分子状吸着状態が光電子分光で観測されている。一方、分子線実験から入射エネルギーがおおむね0.08eVを境として前駆的吸着状態を経由した吸着過程から直接吸着過程へ変化することが報告されている。吸着機構の詳細を明らかにするために放射光光電子分光を用いて分子状吸着状態の入射エネルギー依存性を「その場」観察したので報告する。実験は、SPring-8のBL23SUに設置したSUREAC2000において行った。入射並進運動エネルギーは、加熱ノズルとシードビーム法を用いて制御し、表面垂直から10傾けて超音速酸素分子線を室温にて照射し、照射中に約680eVの放射光を用いてO1s内殻準位の高分解能光電子分光測定を行った。前駆的吸着状態を経由した解離吸着過程が支配的と考えられる入射エネルギー(E)が0.06eVのとき、照射量が8.4310molecules/cmにおける高分解能O1s光電子スペクトルには、準安定分子状吸着状態に対応するピークが明瞭に観測され、エネルギーの増加とともにそれが減少することを明らかにした。

A metastable oxygen adsorbate which is normally known as a precursor states in dissociative adsorption processes is observed when O is exposed on Si(111)-77 surface even at room temperature. Molecular beam experiments result in that the adsorption dynamics is changed from trapping-mediated adsorption to direct adsorption one at the incident energy of around 0.08eV. In order to clarify the adsorption mechanism in detail, we investigate the incident energy dependence of moleculary adsorption states by using synchrotron radiation photoelectron spectroscopy in conjunction with supersonic molecular beam technique. All experiments were carried out at SUREAC2000 at SPring-8. The incident translational kinetic energy is controlled with a seed beam method combining with the use of a heatable nozzle. The molecular beam is exposed on the sample surface with 10 degrees from surface normal directions at room tmeperature. photoelectron spectroscopy measurement for O1s core-level using a photon energy of 680eV was demonstrated under the moleculra beam irradiation. At the incident energy of 0.06eV where the dominant adsorption mechanism is expected to be the trapping-mediated adsorption, the metastable moleculary oxygen adsorbates were clearly observed in high-resolution O1s photoelectron spectroscopy at the dosage of 8.4310molecules/cm and then we found that the intensity of that decreased with increasing incident energies.