N運動エネルギー誘起Al(111)窒化におけるインキュベーション時間の623K以下での表面温度依存性

Incubation time depending on surface temperature below 623 K in Al(111) nitridation induced by kinetic energy of N

神農 宗徹*; 寺岡 有殿; 高岡 毅*; 吉越 章隆 ; 米田 忠弘*

Jinno, Muneaki*; Teraoka, Yuden; Takaoka, Tsuyoshi*; Yoshigoe, Akitaka; Komeda, Tadahiro*

473KのAl(111)表面に超音速N分子線を照射すると並進運動エネルギー1.8eVをしきい値として直接窒化反応が起こる。このとき、N原子が1nm程度バルク側に拡散することも見いだされ、基板温度の影響を示唆する結果を得ているので、300Kから623Kの範囲での並進運動エネルギー誘起窒化の表面温度依存性について調べた。本来、物理吸着を経由した解離吸着では、基板温度が高いほど物理吸着状態の寿命が短くなるため反応確率が小さくなる。しかし、並進運動エネルギー誘起窒化においては逆の傾向を示したことから、この反応は最表面での物理吸着経由の解離吸着ではない。そこで、二段階の反応を仮定した。第一段階は非常に小さな確率でN分子が運動エネルギー誘起吸着する。基板温度に依存してN原子の拡散が起こり、より安定な吸着構造が局所的に形成される。第二段階は、その局所吸着構造にN分子が衝突して解離吸着が起こり表面窒化が進行する。N原子の拡散で形成される局所吸着構造を窒化の前駆体と考え、その前駆体形成に基板温度が影響すると解釈する。

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