Synchrotron radiation photoelectron spectroscopy study on oxide evolution during oxidation of a Si(111)-77 surface at 300 K; Comparison of thermal equilibrium gas and supersonic molecular beams for oxygen adsorption

Si(111)-77表面室温酸化中の酸化物の放射光光電子分光研究;酸素吸着に関する熱平衡ガスと超音速分子ビームの比較

吉越 章隆 ; 寺岡 有殿

Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden

気体分子の並進エネルギーは、気体-固体反応の基本的な物理量である。熱平衡の気体分子の吸着プロセスを並進エネルギーの視点から研究したものはない。ここでは、熱平衡酸素と超音速酸素分子に関して、Si(111)-77表面の室温酸化物の酸化に伴う変化を比較した。酸化物のリアルタイム観察は、放射光光電子分光を利用した。熱平衡および超音速分子線ともに、ins構造が最初の酸化物であることが分かった。酸化物生成に対する共通性から、熱平衡気体の並進エネルギー特性が、Maxwell-Boltzmann分布の最確スピードで定義される平均エネルギーで分類できることが分かった。本実験結果は、並進エネルギーが吸着機構を理解するうえで統一的な反応パラメターであることを示唆するものである。

Translational energy of gas molecules is a fundamental physical quantity in gas-solid reactions. Understanding adsorption process of thermal gas in terms of translational energy remains an unsolved issue. Here, for thermal-O and supersonic O molecular beams, we present a comparative study of oxide evolution at a Si(111)-77 surface at room temperature. Real-time observations of oxides were conducted by employing synchrotron radiation photoelectron spectroscopy. It was found that ins structure is the common first product for oxidation by thermal-O and supersonic O molecular beams. Similarities between them for oxide evolution were found and illustrate the notion that translational energy of thermal O can be ascribed to the average molecular kinetic energy defined based on the most probable speed of the Maxwell-Boltzmann distribution. This experimental result suggests that translational energy is the unifying reaction parameter that rationalizes adsorption mechanisms.