Si(001) surface layer-by-layer oxidation studied by real-time photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation

放射光を用いたリアルタイム光電子分光によるSi(001)表面のレーヤーバイレイヤー酸化

小川 修一*; 吉越 章隆 ; 石塚 眞治*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

Ogawa, Shuichi*; Yoshigoe, Akitaka; Ishizuka, Shinji*; Teraoka, Yuden; Takakuwa, Yuji*

本研究ではSi(001)表面のレイヤーバイレイヤー酸化に関してリアルタイム光電子分光法による実験的な研究を行った。酸素吸着に伴う酸化誘起のミッドギャップ状態に起因するバンド曲がりの変化や酸化状態の変化が観測された。酸化実験はSPring-8のBL23SUに設置されている表面反応分析装置(SUREAC2000)を使って行われた。O1sとSi2p内殻準位の光電子スペクトルをそれぞれ24秒及び65秒ごとに交互に測定した。それらのピークに対してカーブフィッティング解析を行ってそれぞれ二つ及び七つの成分が見いだされた。各々の酸化状態の変化に基づいて、レイヤーバイレイヤー酸化の最中のSi原子放出のキネティクスが議論される。

In this study, layer-by-layer oxidation at Si(001) surface was studied experimentally by real-time photoelectron spectroscopy. Changes of band bending due to oxidation-induced midgap states in connection with the oxygen uptake and changes in oxidation states were observed. Oxidation experiments were performed using the surface reaction analysis apparatus (SUREAC2000) installed at the BL23SU in the SPring-8. O 1s and Si 2p core level photoelectron spectra were measured alternately at acquisition times of 24 and 65 s, respectively. Curve-fitting analyses for them were carried out and two and seven components were found, respectively. On the basis of the observed changes of each oxidation state, the Si emission kinetics during layer-by-layer oxidation is discussed.