Molecular beams study on satellite peak observed in O1s photoelectron spectra for Si(001)21 surface oxidation at room temperature

Si(001)21表面室温酸化においてO1s光電子スペクトルに観察されるサテライトピークの分子線研究

吉越 章隆 ; 津田 泰孝   ; 冨永 亜希; 坂本 徹哉; 小川 修一*; 高桑 雄二*

Yoshigoe, Akitaka; Tsuda, Yasutaka; Tominaga, Aki; Sakamoto, Tetsuya; Ogawa, Shuichi*; Takakuwa, Yuji*

酸素ガスによるSi表面の酸化現象を解明することは、先端的な金属-酸化膜-半導体デバイスを開発する上で重要である。われわれは、Si(001)21表面酸化においてメインピーク(Si-O-Si)の低結合エネルギー側にサテライトピークを検出することに成功し報告した。このピークは、分子状吸着した酸素に由来すると考えられている。本研究では、リアルタイム光電子分光法を用いて、この吸着種の入射酸素分子のエネルギー依存性を調べた。全ての実験は、SPring-8のBL23SUにある表面実験ステーション(SUREAC2000)で行った。サテライトピークが明瞭に観測された。この結果は、0.06eV条件でも解離前駆状態としての吸着酸素が存在することを示唆している。

The basic understanding of the oxidation at Si surfaces by oxygen gas has been important to develop advanced metal-oxide-semiconductor devices. In our previous study, we succeeded to detect a satellite peak located at lower binding energy sides of the main peak (Si-O-Si) in the Si(001)21 surface oxidation. This peak has been considered to be due to the molecularly adsorbed oxygen. In this study, we studied the incident O energy dependence of this adsorbate by using real-time photoemission spectroscopy. All experiments were conducted at the surface experimental station (SUREAC2000) at BL23SU in SPring-8. It was found that the satellite peak was clearly observed. This result also implies the existence of a precursor state of adsorbed oxygen dissociation even for 0.06 eV.