Enhancement effect in photon-stimulated ion desorption for benzene adsorbed on silicon surfaces observed using angle-dependent technique

角度依存法によるシリコン表面に吸着されたベンゼン分子の光刺激イオン脱離における増強効果

関口 哲弘  ; 池浦 広美*; 馬場 祐治  

Sekiguchi, Tetsuhiro; Ikeura, Hiromi*; Baba, Yuji

半導体に吸着した共役二重結合を持つ有機分子からのイオン脱離は分子細線界面における電荷移動の知見を与えるとされ近年研究がなされている。Si単結晶基板表面上に吸着した重水素化ベンゼン分子(CD)を試料とし、軟X線放射光による炭素内殻準位からの共鳴励起に伴うフラグメンテーション、イオン脱離を観測した。独自開発した角度分解質量分析器、試料ホルダーを用い、質量スペクトルのX線入射角度依存性、種々の角度での光励起エネルギー依存性、Si基板面方位(Si(100)とSi(111))依存を測定した。X線吸収選択則から励起における分子立体配向を特定し、分子配向と電荷移動相互作用の関係を調べた。分子中の基板近くの部位へは基板から強い電荷移動を受けること、表面に対し平行配向した分子は垂直配向した分子より大きな電荷移動を受けること、及び超斜入射条件において表面感度が著しく増強される効果などが見いだされた。

We have constructed a novel rotatable time-of-flight (TOF) mass detector for desorbed fragment-ions produced by irradiation of synchrotron radiation (SR). This makes the best use of advantages in synchrotron, including variable X-ray energy, linear polarization, and pulsed capability. The detector allows us to measure excitation-energy dependences of desorbing ion yields from solid surfaces in a variety of incident angles of X-ray beams. We propose that this angle-dependent technique provides insights into orientation of chemical bonds lying at the top surface. The present paper reports our recent findings that the mass-patterns and yields of desorbed ions drastically depend on the incident angles less than 10 degrees. The results suggest that direct desorption mechanism prevails in extremely small angles and indirect desorption mechanism induced through collision excitation by secondary electrons is suppressed.