1990 Fiscal Year Annual Research Report
分子ビ-ム・イオンビ-ム法による炭化水素分子と固体表面の反応過程の研究
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02214202
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
楠 勲 東北大学, 科学計測研究所, 教授 (30025390)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 純一 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (00157752)
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| Keywords | 分子ビ-ム(分子線) / イオンビ-ム / シリコン / 炭化反応 / 酸化反応 / 表面反応 |
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| Research Abstract |
シリコン単結晶表面にアセチレンビ-ムを照射してできる炭化シリコン膜の形成過程について,これまでの実験結果を整理して考察を加え,論文にまとめた。その反応機構は表面温度とビ-ムフラックスに依存する。高温・低フラックス領域では入射ビ-ム量が律速になって表面反応に支配され,炭化シリコン膜がエピタキシャル成長するが,低温・高フラックス領域では,固体内部から表面へのシリコン原子の拡散供給が律速になり,成長膜もアモルファス状になることが結論された。
イオンビ-ムによる炭化表面の研究では,オ-ジェ電子分光法で表面近傍に炭素の存在が確認される場合でも,イオン散乱では見えないケ-スがある。これは,イオン散乱が表面第一層の情報を反映しているのに対して,オ-ジェ電子分光は表面数層の情報を含んでいることによると考えられる。シリコンを極微量炭化した表面でも,このような現象がみられたが,炭化シリコン膜がエピタキシャル成長している条件下で,表面にはシリコン原子が出ているためと解釈された。
さらに本年度は表面反応の研究のために,パルス分子線を用いた分子線緩和スペクトロスコピ-法を新しく導入し,シリコン表面の酸化反応の研究に応用した。この研究では,反応生成物である一酸化シリコン分子の気相への脱離を,時間分解能10マイクロ秒で追跡し,反応速度定数と活性化エネルギ-を求めた。その結果,この反応は中間体を経由する逐次反応であることが確認された。また,反応表面の電子顕微鏡による観察から,表面反応にはステップやエッジが活性点であることがわかり,(100)面では(111)面を露出するように多くのエッチピットが出現することがわかった。これらの結晶の崩壊の仕方には,シリコンの炭化反応と非常に共通点が存在することがわかった。
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[Publications] 楠 勲: "SiC film formation on Si(001) by reaction with C_2H_2 beams" Applied Surface Science. 45. 171-187 (1990)
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[Publications] 村上 純一: "Ion scattering and surface recoiling from a Si surface by low energy Ne^+ bombardment" Vacuum. 41. 369-371 (1990)
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[Publications] 北 重公: "Electronic excitation inーmoderateーenergy Li^+ーN_2 and Li^+ーCO collisions" Physical Review A. 42. 367-382 (1990)
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[Publications] 山下 晃一: "Ab initio potential energy surfaces of chargeーtransfer reactions:F^++CO→F+CO^+" Journal of Chemical Physics. 92. 2505-2516 (1990)
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[Publications] 村上 純一: "Positive ion fractions of scattered Ne and recoiled O atoms from waterーadsorbed Si(100) surface by low energy bombardment" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research,Section B.
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[Publications] 大窪 克之: "SiO production from Si(100) and (111) surfaces by reaction with O_2 beams" Surface Science.
