Si(110)面上1原子層酸化膜の結合構造のSR-PESによる評価

Bonding structures of 1 mono-layer oxide on Si(110) evaluated by SR-PES

山本 喜久*; 富樫 秀晃*; 今野 篤史*; 松本 光正*; 齋藤 英司*; 末光 眞希*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆 

Yamamoto, Yoshihisa*; Togashi, Hideaki*; Konno, Atsushi*; Matsumoto, Mitsutaka*; Saito, Eiji*; Suemitsu, Maki*; Teraoka, Yuden; Yoshigoe, Akitaka

Si(110)面上の極薄酸化膜の形成過程をリアルタイム放射光光電子分光を用いて調べた。一原子層酸化膜中のSiサブオキサイドの分布を定量的に解析し、Si(110)面酸化膜中のSi-O結合構造を考察した。873K, 酸素圧力1.010 Paの条件でSi(110)面上に形成した一原子層酸化膜からのSi 2p光電子スペクトルの解析によって、Si成分が支配的なSi(001)酸化と異なり、Siが支配的であることがわかった。Si(110)面には同一層内のSi原子を横に繋ぐ密なA結合と、隣接層間のSi原子を縦に繋ぐ疎なB結合がある。Siが支配的なのは、歪の蓄積しやすいA結合の一部が未酸化のまま膜中に残されるためと解釈された。

Ultra-thin oxide layer formation processes at Si(110) surface has been studied by using real-time photoemission spectroscopy with synchrotron radiation. Distribution of Si suboxides in the one mono layer oxide has been analyzed quantitatively and Si-O bonding configurations have been considered. Analyses for Si2p photoemission spectra, which were observed in the one mono layer oxide formed at 873 K and O pressure of 1.010 Pa on the Si(110) surface, resulted in avandance of an Si suboxide component whereas an Si component was dominant in the oxidation of Si(001) surface. The Si(110) surface consists of dense A bonds, which combine Si atoms in the same layer, and dilute B bonds, which combine Si atoms in the neibouring layers. Remaning of a part of the A bonds, which is easy to be distorted, as non-oxidized parts causes the dominant Si component formation.