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論文

Coverage dependence upon early oxidation stages of hafnium-adsorbed Si(111)-7$$times$$7

垣内 拓大*; 穴井 亮太*; 佐伯 大殊*; 津田 泰孝; 吉越 章隆

Journal of Physical Chemistry C, 128(31), p.13052 - 13063, 2024/08

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.4c02368
 被引用回数：1 パーセンタイル：5.77(Chemistry, Physical)

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。0.5単層(ML)のHf-Si(111)は、HfSiとHfSi$$_{4}$$を含む。0.03eVの並進エネルギー(Et)を持つ熱酸素分子を照射すると、HfSiはHf$$^{3+}$$価に酸化された。Etが0.39eVのSOMB照射により、他のHfSi$$_{4}$$はHf$$^{4+}$$に酸化された。熱酸素曝露後、金属Hfはトラッピングを介した解離吸着を経てHfO$$_{2}$$に非局所的に酸化された。一方、偏析したSi原子は2.2eVのSOMB照射によって酸化され、表面にSiO$$_{2}$$が生成した。

口頭

超音速酸素分子線照射による非平衡ハフニウム吸着シリコン(111)表面界面での酸化反応

垣内 拓大*; 穴井 亮太*; 佐伯 大殊*; 津田 泰孝; 吉越 章隆

no journal, , 

ハフニウム(Hf)が吸着したSi(111)-7$$times$$7(Hf-Si(111),約0.5原子層)の初期酸化機構を解明するため、酸素分子曝露もしくは超音速酸素分子ビーム照射後の表面界面化学状態の変化を放射光光電子分分光法で追跡した。Si2pおよびHf4f光電子スペクトル解析より、Hfモノシリサイド(HfSi)を表面に形成することが分かった。この表面に超高純度O$$_{2}$$分子(並進運動エネルギー(Et)=0.03eV)を照射したところ、ハフニウムシリケート(Hf-O-Si構造)が形成し、Hfの酸化数は最大+3価、Siの酸化数は最大+4価まで進行することが分かった。次いで、Hf-Si(111)に超音速O$$_{2}$$分子ビーム(Et=0.39eV)を照射するとHfの酸化数が最大+4価まで進行した。Si基板側のHf-Si結合が安定であることを考慮すると、Si基板の酸化にはH-Si酸化の活性化エネルギーを越える高いO$$_{2}$$分子が必要であることが分かった。

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