Structure of ultra-thin silicon film on HOPG studied by polarization-dependence of X-ray absorption fine structure

X線吸収端微細構造の偏光依存性により調べたHOPG表面の極薄シリコン膜の構造

馬場 祐治  ; 下山 巖   ; 平尾 法恵; 関口 哲弘  

Baba, Yuji; Shimoyama, Iwao; Hirao, Norie; Sekiguchi, Tetsuhiro

高配向性熱分解グラファイト(HOPG)表面に蒸着した単原子層以下の厚みの極薄シリコン膜の構造を、放射光を用いたX線光電子分光法(XPS)およびX線吸収端微細構造法(XANES)により調べた。0.15モノレーヤーの極薄シリコン膜のSi K-吸収端XANESスペクトルには、2つの共鳴励起によるピークが認められた。分子軌道法による計算結果および電子エネルギー損失分光法(EELS)による報告値から、これらのピークはSi 1s軌道から価電子帯の非占有および軌道への共鳴励起によるものと同定した。XANESスペクトルの偏光依存性を測定したところ、グラファイトのC K-吸収端で報告されている結果と類似の偏光依存性が認められた。ピーク強度の偏光依存性を解析した結果、極薄シリコン膜の一部はグラフェンと類似の構造を持ち、基板表面に平行に配向していることを明らかにした。

Structures of mono-layered silicon on a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) have been investigated by X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray absorption near edge structure (XANES). For the Si K-edge XANES spectrum of the 0.15 mono-layered film, two distinct peaks were observed, which were assigned to the resonant excitations from the Si 1s into the valence unoccupied orbitals with and characters. On the basis of the polarization dependences of the peak intensities, it was concluded that a part of the Si film lies flat on the HOPG surface, which supports the existence of two-dimensional graphene-like structure in mono-layered silicon.