半導体ー金属接触構造のヘリウム準安定原子と吸着キセノン光電子による微視的研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02232216
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 西垣 敏 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60126943)
• Keywords: 金属ー半導体界面 / 表面電子状態 / 準安定原子脱励起分光 / 光電子分光 / 半導体表面

Research Abstract

金属ー半導体界面構造を決めている電子論的因子を探る目的で,半導体表面上へ金属原子が単原子層レベルで吸着していく過程に沿って,最表面領域の原子構造と局所電子状態を並行して追跡する研究を進めた.電子状態のモニタ-には準安定原子脱励起分光(MDS)を用い,He*原子がオ-ジェ脱励起される系として,半導体表面上のアルカリ金属吸着系を選んだ.本年度は,予め酸化させた表面上吸着したアルカリ金属原子の振舞いの研究,及び入射He*原子の速度制御を可能にした新しい電子分光装置の試作を行った.最表面の原子構造をモニタ-するため,吸着キセノン原子の見る静電ポテンシャルを測定する方法の開発を進めているが,まだデ-タを得る段階に至っていない.本年度,イオン散乱分光(ISS)を用いて,上記と同じSi(100)表面上のアルカリ金属吸着過程を対象に,原子構造の解析を行った.以下,得られた結果を列挙する.
1.酸化Si(100)表面へのCsと酸素を共吸着させたときのMDSスペクトルより,吸着Csの6s電子は,Siと結合しているOに影響されず,清浄Siに吸着したときとほゞ同じ電子状態を保つことが分かった.この6s電子は,気相から飛来した酸素分子に直接移行することにより,酸素の解離を促進させる.
2.He^+イオンとアルカリ金属(Na)原子の電荷移行衝突を利用した準安定原子源から100ー200eVのHe^*ビ-ムを得て,これをK吸着層に照射した.得られたMDSーK4sピ-ク位置は,熱速度He*ビ-ムによるものより約0.5eV高結合エネルギ-側にシフトした.
3.Si(100)表面へのアルカリ金属吸着過程に沿ってISSの散乱イオン強度を測定した結果,吸着原子が,2つの異なるサイトに2段過程で吸着して行くことが判明した.

Research Products

• [Publications] S.Nishigaki: "Direct Evidence of the Occupied Valence States for Adsorbed Cs Atoms on the Si(111)Surface." Physical Review B. 39. 8048-8050 (1989)
• [Publications] S.Nishigaki: "Metastable Deexcitation Spectroscopy Study on the Local ValenceーElectron States of the K/Si(100)2x1 Surface." Surface Science. 231. 271-279 (1990)
• [Publications] S.Nishigaki: "Potassium and Oxygen Adsorption on Si(100):Local Charge States Probed with Helium Metastables." Vacuum. 41. 632-634 (1990)
• [Publications] S.Nishigaki: "Charge Transfer and Promoted Oxygen Uptake at Alkalated Si(100)Surfaces Studied by Auger Deexcitation of Helium Metastables." surface science.