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Oxidation mechanisms of hafnium overlayers deposited on an Si(111) substrate

Si(111)基板上の極薄Hf膜の初期酸化; SiO$$_{2}$$界面に由来するSi原子放出によって起きる最表面酸化物の化学状態に及ぼす分子状O$$_{2}$$吸着種の振る舞い

垣内 拓大*; 的場 友希*; 小山 大輔*; 山本 優貴*; 吉越 章隆 

Kakiuchi, Takuhiro*; Matoba, Tomoki*; Koyama, Daisuke*; Yamamoto, Yuki*; Yoshigoe, Akitaka

Hf薄膜を形成したSi(111)基板の界面および表面の酸化プロセスを超音速酸素分子ビーム(SOMB)と放射光光電子分光法により研究した。酸化は最表面のHf層から始まり、化学量論的なHfO$$_{2}$$を生成する。2.2eVのSOMBを照射した場合、界面のHfシリサイドが酸化され、HfO$$_{2}$$/Si界面近傍にHf-O-Siが生成した。Si基板で酸化が起こり、SiO$$_{2}$$化合物が生成される。HfO$$_{2}$$層の下にあるSiO$$_{2}$$/Si界面領域からSi原子が放出され、歪んだSi層に発生した応力を解放する。放出されたSi原子は、HfO$$_{2}$$を通過して入射するO$$_{2}$$ガスと反応する。

0xidation processes at the interface and the surface of Si(111) substrate with thin Hf films were studied using photoelectron spectroscopy in conjunction with supersonic oxygen molecular beams (SOMB). The oxidation starts at the outermost Hf layers and produces stoichiometric HfO$$_{2}$$. Hf silicates (Hf-O-Si configuration) were generated in the vicinity of the HfO$$_{2}$$/Si interface in the case of the irradiation of 2.2 eV SOMB. The oxidation of the Si substrate takes place to generate SiO$$_{2}$$ compounds. Si atoms were emitted from the SiO$$_{2}$$/Si interface region underneath the HfO$$_{2}$$ overlayers to release the stress generated within the strained Si layers. The emitted Si atoms can pass through the HfO$$_{2}$$ overlayers and react with the impinging O$$_{2}$$ gas.

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パーセンタイル:16.24

分野:Chemistry, Multidisciplinary

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