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STM/STSによる成膜・エッチングプロセスにおける固体表面反応素過程の解明

Research Project

Project/Area Number 08875031
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 機械工作・生産工学
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

遠藤 勝義  大阪大学, 工学部, 助教授 (90152008)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 押鐘 寧  大阪大学, 工学部, 助手 (40263206)
片岡 俊彦  大阪大学, 工学部, 教授 (50029328)
Project Period (FY) 1996 – 1997
Project Status Completed (Fiscal Year 1997)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 1997: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 1996: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords表面反応素過程 / 第一原理分子動力学 / STM / STS / 局所状態密度 / プラズマプロセス / 反応性イオンエッチング / スパッタリング成膜 / Si(001)2×1表面 / Si単結晶薄膜 / ZrN,AlN
Research Abstract

原子サイズの空間分解能で表面電子のエネルギー状態いわゆる局所状態密度が測定できるSTM/STS装置を、また表面反応素過程が電子状態の変化とともにシミュレーションできる第一原理分子動力学の計算機プログラムを完成した。シミュレーションでは、窒化物のスパッタリング成膜におけるZrとAl表面上でのN_2の解離吸着反応、さらに反応性イオンエッチングにおけるF,Cl原子によるSi表面の除去反応素過程を明らかにした。また、実験では、Cl_2が吸着したSi(001)2×1表面をSTM観察した。以下に、研究の進展および新たに得られた知見について述べる。
1.計算機シミュレーション
(1)ZrおよびAl表面上のN_2の解離吸着反応モデルの計算から、N_2の解離の活性化エネルギーを求めた。その結果、Zrでは0.55eVと極めて低く、Alでは10eV以上となり、Zr表面上では室温でN_2の解離が進行して窒化膜の形成が可能であるという成膜の実験結果を説明した。
(2)F,Cl原子がSi(001)2×1表面に吸着した場合、Si第1原子層のバックボンドはFが吸着した方がClより弱くなることを計算結果から示し、エッチング速度の違いを説明した。
2.ハロゲンガス吸着Si表面のSTM観察
(1)Cl_2が吸着したSi(001)2×1表面を探針-試料間のバイアス電圧を変化させてSTM観察した結果、4種類の吸着タイプが存在することがわかった。
(2)バイアス電圧を変化させてSTM観察から、Clが吸着することでSi表面の価電子帯は低エネルギー側に、伝導帯はわずかに高エネルギー側にシフトすることを明らかにした。

Report

(2 results)
  • 1997 Annual Research Report
  • 1996 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All Other

All Publications (9 results)

  • [Publications] 有馬 他: "STM/STSによるSi表面の金属原子の観察" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. L05- (1997)

    • Related Report
      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 遠藤 他: "STM/STSによる金属吸着Si(001)表面の観察" 1997年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. F66- (1997)

    • Related Report
      1997 Annual Research Report
  • [Publications] K.Endo et al.: "STM/STS and the first principles calculations on Al/Si(001)2×1" Applied Physics A. Vol.66. S1-S4 (1998)

    • Related Report
      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 遠藤勝義 他: "STM/STSによるSi表面の金属原子の観察" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. L05 (1997)

    • Related Report
      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 平野均 他: "非経験的分子軌道法を用いた窒化物セラミックス薄膜形成における窒素分子と金属の反応解析" 精密工学会誌. 62(7). 1024-1028 (1996)

    • Related Report
      1996 Annual Research Report
  • [Publications] K.Endo et al.: "Observation of Metal Atoms Adsorbed on H-terminated Si (001) Surfaces by STM/STS" Proc.of 1996 JCBSAME. 141-146 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Mori et al.: "The Auger Electron Spectroscopy by using STM Probe" Proc.of 1996 JCBSAME. 131-135 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] K.Endo et al.: "Observation of Metal Atoms Adsorbed on H-Terminated Si (001) Surfaces by STM/STS and its Consideration Based on Ab-Initio Molecular Orbital Calculations" Proc.of MRS-J. (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] K.Inagaki et al.: "Investigation of Surface States on Si (001) and Si (111) Surfaces - Photo-Reflectance Measurement and Ab-initio Calculation -" Proc.of MRS-J. (1996)

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      1996 Annual Research Report

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Published: 1996-04-01   Modified: 2016-04-21  

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