SR-PESとSTMによるSi(110)-162室温酸化表面上の準安定状態の観察

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

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

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

室温で酸素吸着させたSi(110)-162表面と熱処理した表面を、リアルタイム放射光・光電子分光法(SR-PES)、及び、走査型トンネル顕微鏡(STM)により観察し、Si(110)室温酸素吸着表面の熱的安定性を明らかにした。室温で10Lの酸素に暴露したSi(110)表面を573Kで15分間加熱すると、Si及びSi成分のピーク位置がそれぞれ0.20eV, 0.12eV高エネルギー側にシフトし、熱酸化膜の位置に近づいた。このような振る舞いはSi酸化に伴うSi-O-Si結合角やSi-O結合長の変化によるものである。Si(110)表面のSTM観察では、酸素分子の吸着構造が加熱によって凝集酸化構造に変化することが見いだされた。これらSR-PESとSTMの結果から、Si(110)-162表面上の酸素分子吸着構造は準安定状態であり、加熱によってより安定な凝集酸化構造に変化することが明らかになった。

Oxygen-adsorbed Si(110)-162 surfaces at room temperature and their thermally-treated surfaces were analyzed by real-time photoemission spectroscopy with synchrotron radiation (SR-PES) and scanning tunneling microscopy (STM). Thermal stability of the oxygen-adsorbed Si(110) surfaces was clearified. By thermal annealing of Si(110) surface exposed to 10L oxygen gas at room temperature, photoemission peak positions of Si and Si components were shifted to higher energy side by 0.20eV and 0.12eV,respectively, and reached nearly to those of thermal oxide films. This behaviour is due to change of Si-O-Si bond angle and Si-O bond length. The STM observation for Si(110) surfaces revealed that the oxygen-adsorbed surface structure changed to the condensed oxide structure by thermal annealing. These SR-PES and STM results showed that the oxygen-adsorbed Si(110)-162 structure was metastable and changed to more stable condensed oxide structure by thermal annealing.