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論文

Erratum; Precise control of Si(001) initial oxidation by translational kinetic energy of O$$_{2}$$ molecules

寺岡 有殿; 吉越 章隆

Japanese Journal of Applied Physics, 54(3), P. 039204_1, 2015/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.28(Physics, Applied)

We have performed experiments on surface chemical reactions using a supersonic O$$_{2}$$ molecular beam and O$$_{2}$$ gas. Translational kinetic energy values of the O$$_{2}$$ molecules have been estimated by calculations. We have noticed a mistake in the calculations. We had calculated the translational kinetic energy with gas constant $$R$$ = 1.134$$times$$10$$^{-4}$$ eV/K. However, $$R$$ = 8.617$$times$$10$$^{-5}$$ eV/K is correct. Consequently, the correct translational kinetic energy values can be obtained by multiplying those in the published article by a factor of 0.76. Even if they are corrected, conclusions and the points of arguments are as they are except the translational kinetic energy values themselves.

論文

Erratum; Oxidation of aqueous HF-treated Si(001) surface induced by translational kinetic energy of O$$_{2}$$ at room temperature

吉越 章隆; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, 54(3), P. 039201_1, 2015/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.19(Physics, Applied)

We have performed experiments on surface chemical reactions using a supersonic O$$_{2}$$ molecular beam and O$$_{2}$$ gas. Translational kinetic energy values of the O$$_{2}$$ molecules have been estimated by calculations. We have noticed a mistake in the calculations. We had calculated the translational kinetic energy with gas constant $$R$$ = 1.134$$times$$10$$^{-4}$$ eV/K. However, $$R$$ = 8.617$$times$$10$$^{-5}$$ eV/K is correct. Consequently, the correct translational kinetic energy values can be obtained by multiplying those in the published article by a factor of 0.76. Even if they are corrected, conclusions and the points of arguments are as they are except the translational kinetic energy values themselves.

論文

Erratum; SiO mass spectrometry and Si-2p photoemission spectroscopy for the study of oxidation reaction dynamics of Si(001) surface by supersonic O$$_{2}$$ molecular beams under 1000 K

寺岡 有殿; 吉越 章隆; 盛谷 浩右*

Japanese Journal of Applied Physics, 54(3), P. 039202_1, 2015/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.19(Physics, Applied)

We have performed experiments on surface chemical reactions using a supersonic O$$_{2}$$ molecular beam. Translational kinetic energy values of the supersonic O$$_{2}$$ molecular beams have been estimated by calculations. We have noticed a mistake in the calculations. We had calculated the translational kinetic energy with gas constant $$R$$ = 1.134$$times$$10$$^{-4}$$ eV/K. However, $$R$$ = 8.617$$times$$10$$^{-5}$$ eV/K is correct. Consequently, the correct translational kinetic energy values can be obtained by multiplying those in the published article by a factor of 0.76. Even if they are corrected, conclusions and the points of arguments are as they are except the translational kinetic energy values themselves.

論文

Erratum; Initial oxidation of Si(001) induced by translational kinetic energy of O$$_{2}$$ supersonic molecular beams

吉越 章隆; 佐野 睦*; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, 54(3), P. 039203_1, 2015/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.19(Physics, Applied)

We have performed experiments on surface chemical reactions using a supersonic O$$_{2}$$ molecular beam. Translational kinetic energy values of the supersonic O$$_{2}$$ molecular beams have been estimated by calculations. We have noticed a mistake in the calculations. We had calculated the translational kinetic energy with gas constant $$R$$ = 1.134$$times$$10$$^{-4}$$ eV/K. However, $$R$$ = 8.617$$times$$10$$^{-5}$$ eV/K is correct. Consequently, the correct translational kinetic energy values can be obtained by multiplying those in the published article by a factor of 0.76. Even if they are corrected, conclusions and the points of arguments are as they are except the translational kinetic energy values themselves.

論文

Erratum to "In-situ Si-2p core-level spectroscopy using synchrotron radiation for initial oxidation on Si(001) surfaces induced by translational kinetic energy of O$$_{2}$$ molecules"

寺岡 有殿; 吉越 章隆

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 40(1), P. 85, 2015/03

We have performed experiments on surface chemical reactions using a supersonic O$$_{2}$$ molecular beam. Translational kinetic energy values of the supersonic O$$_{2}$$ molecular beams have been estimated by calculations. We have noticed a mistake in the calculations. We had calculated the translational kinetic energy with gas constant R = 1.134$$times$$10$$^{-4}$$ eV/K. However, R = 8.617$$times$$10$$^{-5}$$ eV/K is correct. Consequently, the correct translational kinetic energy values can be obtained by multiplying those in the published article by a factor of 0.76. Even if they are corrected, conclusions and the points of arguments are as they are except the translational kinetic energy values themselves.

論文

Consumption kinetics of Si atoms during growth and decomposition of very thin oxide on Si(001) surfaces

小川 修一*; 吉越 章隆; 石塚 眞治*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*

Thin Solid Films, 508(1-2), p.169 - 174, 2006/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:50.84(Materials Science, Multidisciplinary)

Si(001)表面極薄酸化膜の成長とその後の分解過程における表面凹凸の変化をオージェ電子分光(AES)機能の付随した高速電子線回折(RHEED)で実時間観察し、さらに、走査トンネル顕微鏡(STM)で巨視的に観察した。RHEED観察から、690$$^{circ}$$Cでの二次元島成長モードでは表面のエッチングがシリコンの核化とその二量体の欠陥の横広がりで起こることが明らかになった。一方で、酸化膜は709$$^{circ}$$Cでは分解し、ステップフローモードでSi原子が消費される。しかし、酸化膜が一部分解した表面のSTM像ではステップフローエッチングではなく、ボイドの中の平坦なテラスに直径が10-20オングストロームのSi島が多く見られた。これらの結果はSiクラスターとSiO$$_{2}$$の中間的な二次元島成長でできたSiリッチな酸化膜の相分離とその分解過程におけるテラス上でのSiの析出を意味している。

論文

Adsorption of oxygen on Si(001) surfaces studied by reflection high-energy positron diffraction

林 和彦; 河裾 厚男; 一宮 彪彦

e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 4, p.510 - 513, 2006/05

Si(001)表面上の酸素吸着の初期過程は未だに不明な点が多い。特に酸素原子の吸着位置について実験的に詳細に調べた研究は少ない。そこで、本研究では、110KにおけるSi(001)表面上の酸素の吸着位置を、最表面の構造に敏感な反射高速陽電子回折(RHEPD)を用いて調べた。まず、110KのSi(001)表面に酸素分子ガスを吸着した時の、全反射の鏡面反射強度の変化を調べた。鏡面反射強度は、酸素の暴露量とともに減少し、約4Lで一定値になった。次に、110KのSi(001)表面に酸素分子ガスを0.1L, 1.2L, 4.1L暴露した後、RHEPDの鏡面反射強度の視斜角依存性(ロッキング曲線)を測定した。酸素の暴露量が増えると、全反射と004ブラック反射のピーク強度が減少した。この実験結果を、動力学的回折理論を用いて解析した。その結果、酸素は最表面及びダイマーのバックボンド位置に存在することが明らかになった。酸素が最表面に位置する結果は、陽電子消滅励起オージェ電子分光法による実験の報告と一致している。また、ダイマーのバックボンド位置に存在する結果は、光電子分光法による実験の報告と一致している。

論文

Synchrotron radiation photoelectron emission study of SiO$$_{2}$$ film formed by a hyperthermal O-atom beam at room temperature

田川 雅人*; 十河 千恵*; 横田 久美子*; 鉢上 隼介; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, 44(12), p.8300 - 8304, 2005/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:22.46(Physics, Applied)

神戸大学が持つ酸素原子ビーム装置を用いてSi(001)基板上に室温で作製したシリコン酸化膜をSPring-8の原研軟X線ビームラインで光電子分光解析した。酸素原子ビームで作製したシリコン酸化膜では通常の熱酸化膜に比べてサブオキサイドが少ないことが明らかになった。

論文

Reflection high-energy positron diffraction study of a Si(001) surface

林 和彦; 深谷 有喜; 河裾 厚男; 一宮 彪彦

Applied Surface Science, 244(1-4), p.145 - 148, 2005/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:22.32(Chemistry, Physical)

反射高速陽電子回折(RHEPD)では全反射が観察される。全反射領域では、陽電子の物質への進入深さが浅いため、回折された陽電子は表面の情報のみを持つ。RHEPDを用いることで、最表面原子位置や表面デバイ温度を正確に決定することが可能となる。本研究では、RHEPDのこのような特徴を生かし、Si(001)清浄表面の構造を調べる。Si(001)表面は200K以下で、2$$times$$1構造からc(4$$times$$2)構造に相変化することが知られている。そこで、RHEPDパターン強度分布を相転移温度前後で比較した。室温において、全反射回折の起こる条件でパターンを観測した結果、(0,0), (-1/2,0), (-1,0), (-3/2,0), (-2,0)スポットを確認した。試料を150K以下に冷却すると、(0,0)スポットの強度は強くなり、(-1/2,0), (-1,0), (-3/2,0), (-2,0)スポットの強度は弱くなった。これは、表面構造が2$$times$$1からc(4$$times$$2)に変化したためであると考えられる。原子構造を決定するために、室温と150Kにおいて鏡面反射スポットの視射角依存性を測定した。現在、動力学的回折理論に基づいた計算を行い、原子位置の決定を行っている。

論文

N$$^{+}$$ビーム照射で形成したSi酸窒化膜における窒素化学結合状態の放射光X線光電子分光測定

鉢上 隼介; 寺岡 有殿

真空, 48(5), p.343 - 345, 2005/05

極薄シリコン酸化膜付きのシリコン単結晶基板に窒素イオンビームを照射してシリコン酸窒化膜を形成した。窒素イオンビームは質量選別されたN$$^{+}$$ビームである。運動エネルギーは約3keVである。照射量は6.3$$times$$10$$^{14}$$ions/cm$$^{2}$$である。これはSi(001)表面の原子密度にほぼ等しい。打ち込まれた窒素原子の化学結合状態を放射光を用いた光電子分光によって観察した。低密度の窒素イオン照射量であっても窒素の1s光電子スペクトルを四つの成分に分離することができた。N-1s光電子スペクトル形状の酸化膜厚依存性から各成分ピークの化学結合状態を推定した。

論文

Real-time monitoring of oxidation processes on the Si(001) surface using O$$_{2}$$ gas under 1000 K by synchrotron radiation photoemission spectroscopy

吉越 章隆; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿

Surface Science, 566-568(Part.2), p.1124 - 1129, 2004/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:30.57(Chemistry, Physical)

Si(001)表面初期酸化は、超LSIのMOSトランジスター製造技術として重要であるばかりでなく、表面化学としても大変興味深い反応系である。これまでの研究から表面温度が、1000K以下では、酸化反応がpassive酸化領域とSiO脱離を伴う2次元島状酸化領域に分けることが知られている。これまでの研究は、表面吸着酸素量の時間変化、いわゆる反応速度論に基づいた議論がほとんどであり、吸着状態つまりSiの酸化状態と成長モードの関係がわからなかった。本報告では、SPring-8の軟X線ビームラインBL23SUに設置したSUREAC2000を用いて、高輝度放射光によるリアルタイム光電子分光観察によりこれらの情報を得たので報告する。実験の結果、2次元島状成長領域では、酸化初期からSi$$^{4+}$$が明瞭に観察され、SiO$$_{2}$$形成が反応初期に形成されていることがわかった。

論文

高輝度かつ高エネルギー分解能放射光を用いた表面化学反応ダイナミクスの解析

寺岡 有殿

電気学会技術報告, (970), p.10 - 15, 2004/07

Si(001)表面は酸素分子によって酸化される。温度とガス圧をパラメータとして酸化膜形成,SiO脱離,その共存と反応様式は変化する。本研究によって酸素分子の持つ並進運動エネルギーも表面化学反応に影響を与える重要なパラメータであることが明らかにされてきた。室温における酸素分子の並進運動エネルギー誘起酸化,1000K以上の高温におけるSiO脱離反応に対する並進運動エネルギーの影響,900Kから1000Kの温度領域におけるSiO脱離と酸化膜形成の共存の反応機構について解説した。

論文

超音速酸素分子線を用いたSi(001)表面の高温酸化過程における化学反応ダイナミクス

寺岡 有殿; 吉越 章隆; 盛谷 浩右

真空, 47(4), p.301 - 307, 2004/04

Si(001)と酸素分子の高温における酸化反応の並進運動エネルギー効果について最近の研究成果を解説する。SiO分子の脱離収率の温度依存性,酸素の吸着曲線、及びシリコンの化学結合状態が並進運動エネルギーで変化することを述べる。酸化膜形成とSiO脱離が共存する化学反応過程に対する並進運動エネルギーの効果を議論する。

論文

Oxidation of aqueous HF-treated Si(001) surface induced by translational kinetic energy of O$$_{2}$$ at room temperature

吉越 章隆; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(9A), p.5749 - 5750, 2003/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:11.07(Physics, Applied)

O$$_{2}$$の並進運動エネルギーによって誘起されるHF溶液によって処理したSi(001)表面の室温酸化を放射光光電子分光法と超音速分子線技術によって調べた。室温において、0.04eVの並進運動エネルギーでは、酸化は進まないことが分かった。一方、3.0eVの並進運動エネルギーの場合は、Si$$^{1+}$$, Si$$^{2+}$$及びSi$$^{3+}$$ を含む最大Si$$^{4+}$$まで酸化が進むことが明らかとなった。最終的な酸化膜厚が0.26nmであることから、最表面のSi原子が酸化していることが明らかとなった。

報告書

超高真空中におけるSi(001)表面へのCH$$_{3}$$Clの化学吸着

今中 壮一*; 岡田 美智雄*; 笠井 俊夫*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆

JAERI-Tech 2003-066, 36 Pages, 2003/08

JAERI-Tech-2003-066.pdf:7.13MB

Si(001)表面と有機分子との反応は、LSI, 分子素子, センサー, 非線形光学材料, 触媒, コーティングや防腐食など非常に幅広い応用が期待されていることから、多くの研究がなされている。なかでも、CH$$_{3}$$Clの解離吸着反応は、ダイヤモンド薄膜やシリコンカーバイド薄膜の生成に関して重要となる。解離吸着のメカニズムを完全に解明するうえでは衝突CH$$_{3}$$Clの分子配向を制御した研究が必要となってくる。その基礎研究として、超高真空下における清浄なSi(001)表面へのCH$$_{3}$$Clの吸着の様子を走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて観察した。その結果、Si(001)表面上へのCH$$_{3}$$Clの解離吸着は、CH$$_{3}$$Cl(g)$$rightarrow$$CH$$_{3}$$(a)+Cl(a), CH$$_{3}$$Cl(g)$$rightarrow$$CH$$_{3}$$(a)+Cl(g)の2つの経路を経由することがわかった。

論文

SiO mass spectrometry and Si-2p photoemission spectroscopy for the study of oxidation reaction dynamics of Si(001) surface by supersonic O$$_{2}$$ molecular beams under 1000 K

寺岡 有殿; 吉越 章隆; 盛谷 浩右

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(7B), p.4671 - 4675, 2003/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:20.69(Physics, Applied)

Si(001)のO$$_{2}$$分子による酸化反応を860Kから1300Kの温度範囲で、かつ、O$$_{2}$$分子の運動エネルギーが0.6eVから3.0eVの範囲で研究した。表面分析には放射光光電子分光法を用いた。Si-2p光電子スペクトルを分子線を照射しながら実時間測定し、その温度依存性と運動エネルギー依存性を測定した。また、酸素同位体(質量数18の酸素)からなるO$$_{2}$$分子を用いて脱離するSiO分子を質量分析器で検出して脱離収率の温度依存性と運動エネルギー依存性を測定した。その結果、1000K以下では酸化膜形成とエッチングが共存し、同じ温度でもエッチング,酸化膜形成,両者共存の反応様式が運動エネルギーによって決まることが明らかとなった。

論文

Real-time observation of initial stage on Si(001) oxidation studied by O-1s photoemission spectroscopy using synchrotron radiation

吉越 章隆; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(7B), p.4676 - 4679, 2003/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:5.82(Physics, Applied)

Si(001)表面のO$$_{2}$$ガスによる熱酸化は、表面科学の基礎的理解として興味深い反応系であり、SiO$$_{2}$$/Si(001)界面形成という応用上も重要である。これまでの実時間光電子分光実験は、ある一つ固定したエネルギーの光電子ピークに注目して、その強度の時間変化が調べられてきた。そこでわれわれは、1$$times$$10$$^{-4}$$PaのO$$_{2}$$ガスにおけるSi(001)表面の熱酸化初期状態の時間変化を、O-1s光電子スペクトルをリアルタイムで測定することにより調べた。実験は、SPring-8の軟X線ビームラインBL23SUに設置した表面反応分析装置(SUREAC2000)により行った。基板温度855K及び955KにおけるO-1s光電子スペクトルの面積強度の時間変化を、速度論で解析したところ、855Kにおいては単純なLangmuirタイプ及び955Kにおいてはautocatalytic反応モデルで説明できることが分かった。

論文

Coexistence of passive and active oxidation for O$$_{2}$$/Si(001) system observed by SiO mass spectrometry and synchrotron radiation photoemission spectroscopy

寺岡 有殿; 盛谷 浩右; 吉越 章隆

Applied Surface Science, 216(1-4), p.8 - 14, 2003/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:36.31(Chemistry, Physical)

SPring-8のビームラインBL23SUに設置された表面反応分析装置を用いて、O$$_{2}$$/Si(001)表面反応系における表面酸化とSiO脱離が900Kから1000Kの表面温度範囲で共存することが見いだされた。SiOはおおむね1000K以上の温度で著しく大きな脱離収率を示す。脱離収率はO$$_{2}$$分子の運動エネルギーが大きいほど大きい。ところが、1000K以下では逆の傾向を示した。すなわち、運動エネルギーが小さいほどSiO脱離収率は大きい。Si(001)表面の酸素の吸着曲線をO-1s光電子強度で測定した結果、SiO脱離収率の結果と整合した。これらの事実から900Kから1000Kの表面温度範囲ではSi(001)表面の酸化とSiOの脱離が共存することが明らかとなった。

論文

Real-time monitoring of initial thermal oxidation on Si(001) surfaces by synchrotron radiation photoemission spectroscopy

吉越 章隆; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(6B), p.3976 - 3982, 2003/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:28.88(Physics, Applied)

Si(001)表面の熱酸化過程は、MOSFETのゲート絶縁膜形成において重要な反応系であり、ULSIの微細化により、酸化膜厚を数nmまで制御することが、ますます重要になっている。O$$_{2}$$ガス圧を1$$times$$10$$^{-4}$$Pa,表面温度を870Kから1120Kと変えたときの酸化反応を放射光Si2p及びO1s光電子分光法を用いて調べた。酸素吸着量の時間発展とその際のSi酸化状態の関係が明らかとなった。酸素吸着量の時間変化は、表面温度によりLangmuirタイプと自己触媒反応モデルという反応速度論に基づいた吸着特性で説明ができることがわかった。一方、Si2p光電子スペクトルから、この2つの酸化モデルにおけるSiの酸化状態の時間発展において、反応初期にSi$$^{4+}$$の構造が観測されないことが明らかとなった。固定したエネルギーで光電子強度を測定したこれまでの研究では明らかにできなかった情報を、今回、リアルタイム光電子分光測定により初めて明らかにすることができた。

論文

放射光リアルタイム光電子分光を用いた酸素ガスによるSi(001)表面の熱酸化初期過程の「その場」観察

吉越 章隆; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿

真空, 46(5), p.424 - 428, 2003/05

Si(001)表面の酸素分子(1$$times$$10$$^{-4}$$Pa)による初期熱酸化過程(表面温度: 870K$$sim$$1120K)を明らかにするために、放射光Si-2p及びO-1sリアルタイム光電子分光観察を行った。吸着酸素量の時間変化を反応速度論に基づいて解析し、酸素吸着量に対応したSi酸化状態をSi-2p光電子スペクトルの時間発展から明らかにした。

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