Observation of metastable O adsorption structure on Si(111)-77 at room temperature by real-time O1s and Si2p XPS using synchrotron radiation

室温におけるSi(111)-77表面の準安定O吸着状態の放射光リアルタイムO1s及びSi2p XPSによる観察

吉越 章隆 ; 寺岡 有殿

Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden

われわれはSi(111)-77表面のO吸着プロセスの準安定吸着酸素分子の役割を調べてきた。最近の高分解能O1s XPSによるとこの吸着種は、Siアドアトムのバックボンドの酸素が解離吸着したon-top位置での吸着と報告されている。O1s XPSのみではいくつの酸素原子が結合しているのか不明であったため、初期酸化プロセスに関しては議論が残っている。そこで放射光高分解能リアルタイムO1s及びSi2pXPSを用いて初期吸着状態を調べたので報告する。すべての実験は、SPring-8のBL23SUのSUREAC2000で行った。加熱による清浄化処理の後、酸素ガスをバリアブルリークバルブで導入し、酸化反応中のSi2p及びO1s XPSをリアルタイム観察した。Si2pとSi2p光電子スペクトルの比較から、準安定吸着酸素が観察される暴露量ではSi及びSiが観測された。したがって、バックボンドに一個酸素原子が結合したアドアトム上への分子状吸着状態、ins-paulであることが明らかとなった。

Since the numbers of oxygen atoms at the backbond sites have been ambiguous only from O1s XPS, the mechanism of initial oxidation processes has been under debate. In this talk, we report the initial O adsorption processes investigated by real-time Si2p XPS using high resolution synchrotron radiation in addition to O1s one. All experiments were performed at SUREAC2000, BL23SU, in SPring-8. After the thermal process, the oxygen gas was exposed to the clean surface at 300K and the oxidation process was in-situ monitored by real-time XPS for O1s and Si2p alternate measurement using SR. Comparing the chemical shifts of O1s with those of Si2p in photoelectron spectra, we found that the oxidation states corresponding to Si and Si were formed at the observable dosage for the metastable O adsorbate. Thus, it is found that the metastable O species adsorb at the on-top site of Si adatom bonding to an oxygen atom at that backbond, i.e. ins-paul structure.