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Structural analysis of high-energy implanted Ni atoms into Si(100) by X-ray absorption fine structure spectroscopy

X線吸収微細構造法によるSi(100)に高エネルギー注入されたNi原子の構造解析

圓谷 志郎*; 佐藤 真一郎*; 本田 充紀   ; 鈴木 千尋*; 田口 富嗣*; 山本 春也*; 大島 武*

Entani, Shiro*; Sato, Shinichiro*; Honda, Mitsunori; Suzuki, Chihiro*; Taguchi, Tomitsugu*; Yamamoto, Shunya*; Oshima, Takeshi*

SiへのNiイオンビーム照射によるNiシリサイド合成は、局所構造の形成が可能、イオンビームの制御が可能、熱処理なしでシリサイドが形成可能、得られる試料の再現性が高い、などの利点から注目されている。本研究では、3.0MeVのNi$$^{+}$$イオンを注入したSiの局所的な原子構造を調査した。Ni K吸収端蛍光収量拡張X線吸収微細構造解析の結果、Ni原子は照射初期に金属的な面心立方NiとNiSi$$_{2}$$相の混合構造を持っており、イオン照射量が10$$^{15}$$個・cm Si以上になるとNiSi$$_{2}$$の形成が著しく促進することが明らかになった。構造転移のイオン照射量とSiアモルファス化臨界量(7.1$$times$$10$$^{14}$$ ions・cm)の一致から、Ni$$^{+}$$照射SiにおけるNiSi$$_{2}$$相の合成にはSiのアモルファス化が重要であると結論づけた。

Ni silicide synthesis by Ni ion beam irradiation into Si attracts attention due to its advantages including the ability of formation of local structures, the controllability of ion beams, the formability of silicide without heat treatment and the high reproducibility of the resulting specimen. In this work, we investigate the local atomic structure of Si implanted with 3.0 MeV Ni$$^{+}$$ ions. Analysis of Ni K-edge fluorescent-yield extended X-ray absorption fine structure reveals that Ni atoms have mixed structure of metallic-like face-centered cubic Ni and NiSi$$_{2}$$ phases at the initial stage of the irradiation and the formation of NiSi$$_{2}$$ promotes significantly with the ion fluence above 10 $$^{15}$$ ions cm$$^{-2}$$. With consideration of the agreement between the ion fluence threshold for the structural transition and the critical Si-amorphization fluence, it is concluded that the amorphization of Si plays an important role in the synthesis of the NiSi$$_{2}$$ phase in Ni$$^{+}$$-irradiated Si.

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パーセンタイル:33.72

分野:Chemistry, Physical

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