SR-PESとSTMによるSi(110)-162表面上準安定酸化状態の観察

Observations of metastable oxidized state on Si(110)-162 surface using SR-PES and STM

山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 後藤 成一*; 高橋 裕也*; 中野 卓哉*; 加藤 篤*; 長谷川 智*; 今野 篤史*; 末光 眞希*; 吉越 章隆 ; 寺岡 有殿; 朝岡 秀人  

Yamamoto, Yoshihisa*; Togashi, Hideaki*; Goto, Seiichi*; Takahashi, Yuya*; Nakano, Takuya*; Kato, Atsushi*; Hasegawa, Satoshi*; Konno, Atsushi*; Suemitsu, Maki*; Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden; Asaoka, Hidehito

われわれはSi(110)表面の室温初期酸化過程とその極薄酸化膜の熱的安定性を放射光光電子分光(SR-PES),走査トンネル顕微鏡(STM)により調査した。SR-PES実験の結果、Si(110)室温酸化のごく初期では局所的に酸素が凝集した準安定な構造が形成されることがわかった。この酸化表面を573Kで15分加熱すると、Si2pスペクトルの高次酸化成分Si, Siは増大したが、低次酸化状態Siは減少した。これは酸化膜に存在する歪んだ準安定酸化構造が加熱によって緩和され、より安定な高次酸化構造に変化したためである。さらに、室温酸化表面で観察された準安定構造が加熱によってさらに安定なクラスタ構造に変化することをSTMによって直接観察した。

We have investigated that initial oxidation processes of Si(110) surfaces at room temperature and thermal stability of the oxide layer via synchrotron radiation photoemission spectroscopy (SR-PES) and scanning tunneling microscopy (STM). We found in the SR-PES experiments that metastable oxygen-condensed local structures were formed in the early stage of Si(110) oxidation at room temperature. After thermal annealing of 15 min at 573 K, highly-oxidized components of Si2p spectrum, Si and Si, were enhanced whereas Si was decreased. This is due to structural relaxation of the strained metastable oxidation structures on the surface and following change to stable highly-oxidized structures. Furthermore, the structural change from the metastable structure in the surface oxidized at room temperature to the stable cluster structure was directly observed via STM.