新しい複合型表面化学プロセス解析装置の開発と光励起選択エピタキシ-の機構解明

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05554019
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岩澤 康裕 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (40018015)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 岳彦 東京大学, 大学院理学系研究科, 助手 (90242099) ; 大西 洋 東京大学, 大学院理学系研究科, 助手 (20213803)
• Keywords: 光励起選択エピタキシ- / 電子刺激脱離 / 反射型赤外吸収分光 / 走査トンネル顕微鏡 / 固体表面 / 表面反応 / シリコン / 有機金属化合物

Research Abstract

本申請者らは飛行時間フーリエ変換型イオン分光器という超高効率検出器を開発し、新しい表面吸着種解析法である角度分解刺激脱離イオン分光法(AR-SDIS)を開拓した。本研究は、このAR-SDISを、表面吸着種の振動スペクトルを超高感度・高分解能に測定しうる反射型赤外吸収分光法(IRAS)と複合化することにより、表面吸着種の配向・エネルギー状態・吸着サイト・吸着構造などにかんする包括的な情報をうるための測定手法を開発することを目的とした。
市販のフーリエ変換赤外分光器を改造して反射型赤外吸収分光器を製作し、超高真空から常圧までの広い圧力範囲にわたって反応ガスを取り扱うことができる反応セルを反射型赤外吸収分光器に接続した。これにより、実際の工業プロセスに近い条件で光励起選択エピタキシ-を進行させ、光化学反応中の表面状態をin-situの条件で観察できる環境を実現した。
連続電子ビームによる角度分解観察モードの他にパルス電子を用いた観察と脱離イオンの飛行時間測定が可能な飛行時間フーリエ変換型イオン分光器を製作した。励起電子線をパルス化することにより、試料を高温に保ちつつ試料表面で起きる化学反応を20msの時間分解能で観察することができる。これにより、従来困難であった化学反応が進行する際の吸着分子の配向変化、反応中間体の検出などが可能になると期待できる。
さらに、光励起選択エピタキシ-に関する基礎研究として、SI(111)-(7×7)表面に吸着したトリメチルガリウム(TMG)・トリエチルガリウム(TEG)分子の光分解過程を、超高真空走査トンネル顕微鏡(UHV-STM)をもちいて観察した。熱あるいは紫外光の照射によりTMG・TEG分子が分解していく過程を分子レベルの分解能で初めてとらえることができた。また、STMによる吸着有機分子のナノ加工にも成功した。

Research Products

• [Publications] Hiroshi Onishi: "Reconstruction of TicO_2(110)Surface:STM Study with Atomic-Scale Resolution" Surface Science. 313. L783-L789 (1994)
• [Publications] Hiroshi Onishi: "STM-Imaging of Formate intermediates Adsorbed on a TiO_2(110)Surface" Chemical Physics Letters. 226. 111-114 (1994)
• [Publications] Hiroshi Onishi: "Removal of Adsorbed Organic Molecules with Scanning Tunneling Microscope:Formate Anions on TiO_2(110)Surface" Japanese Journal of Applied Physics. 33. L1338-L1341 (1994)
• [Publications] Hiroshi Onishi: "Observation of Anisotropic Migration of Adsorbed Organic Species Using Nanoscale Patchworks Fabricated with a Scanning Tunneling Microscope" Langmuir. 10. 4414-4416 (1994)
• [Publications] Takehiko Sasaki: "A Reactive Oxygen Adiayer on Cu(110)at 100 K" Surface Science. 316. L1081-L1087 (1994)
• [Publications] 佐々木岳彦: "表面吸着種解析法としての電子刺激脱離法の最近の発展" 化学. 49. 450-451 (1994)