水素終端シリコン表面における低温ヘテロエピタキシ-

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06402025
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 尾浦 憲治郎 大阪大学, 工学部, 教授 (60029288)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 綿森 道夫 大阪大学, 工学部, 助手 (80222412) ; 上田 一之 豊田工業大学, 工学部, 教授 (60029212)
• Keywords: 表面水素 / イオンビーム / STM / エピタキシ- / 金属 / シリコン界面

Research Abstract

我々は、既に水素で終端されたシリコン表面上では、金属薄膜のエピタキシ-が大きく影響される現象を見出したが、本研究ではそのメカニズムの解明を目的として、原子スケールのミクロな尺度での観察を進める計画である。そのため、本年度は以下の研究計画を実施した。
(1)エピタキシ-に与える基板温度の影響を調べるため、まず水素吸着に及ぼす基板温度の影響をイオンビーム法(ERDA)で観測した。その結果、低温(77K)では飽和水素吸着量が室温に比べて大幅に増加することを見出した。この結果はシリコンハイドライド形成が促進されることを示唆する。
(2)上記のイオンビーム実験と並行して、これと両立可能なSTM装置の整備を行った。これまで既に実施してきたSTM実験の結果と合わせて、水素終端表面における金属薄膜の形成初期過程および水素誘起クラスター形成過程に関して、多くの興味ある結果を得た。すなわち、Si(111)表面上のAg単原子層吸着構造であるSi(111)-√<3>x√<3>-Ag表面に原子状水素を吸着させると、3〜15ナノメートルの大きさの6角形のクラスターが形成されること、および、それらのクラスターの平均高さは3.1原子層であることなどである。
(3)原子状水素の他に、極めて微量の酸素も上記の現象に関与する可能性は完全には否定できない。そこで、あらゆる手法の中で酸素に対して最も感度の良いとされるESDS法を用いて、微量酸素の検出についても研究を進めほぼ予定通りの進展があった。

Research Products

• [Publications] K.Oura 他4名: "Elastic Recoil Detection Analysis of Coadsorption of H and D on Clean Si Surfaces" Nucl.Instr.Meshods in Phys,Res.B85. 344-346 (1994)
• [Publications] K.Oura 他4名: "Low Energy Ion Scattering Study of H-induced Reordering of Pb Monolayer Films on Si(111) Surfaces" Nucl.Instr.Methods in Phys.Res.B85. 439-442 (1994)
• [Publications] K.Oura 他4名: "Scanning Tunneling Microscope Obscrvation of Si(111)-3x1-Ag and 6xl-Ag Structares" Applied Surface Science. 82/83. 444-448 (1994)
• [Publications] K.Oura 他4名: "Low Temperature Adsorption of H on Si(111)and(100)Surfaces Studied by ERDA" Applied Surface Science. 82/83. 417-421 (1994)
• [Publications] 尾浦憲次郎: "半導体表面における水素媒介エピタキシ-" まてりあ(日本金属学会会報). 34. 115-120 (1995)
• [Publications] K.Ueda: "Highly Sensitive Detection of Oxygen from Si(111)-7×7 Surface by TOF-ESD" Japanese J.Applied Physics. 34(印刷中). (1995)