準安定酸素・窒素励起種ビームによる表面酸化・窒化反応の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10875004
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 楠 勲 東北大学, 科学計測研究所, 教授 (30025390)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高岡 毅 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (90261479) ; 高見 知秀 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (40272455)
• Keywords: 分子線 / 表面化学反応 / 炭化 / 窒化 / 準安定励起種 / 表面反応過程 / シリコン / ダイアモンド

Research Abstract

本研究は、準安定励起種を超高真空下の清浄固体表面に照射し、その表面の酸化・窒化反応の過程を調べることを目的とした。
平成11年度は、熱励起したエチレン分子線をシリコン(100)表面に照射したときの炭化反応をX線光電子分光法(XPS)で観察して、分子線照射中心では黒鉛が形成されるのに対して分子線照射近傍では炭化珪素が成長している事がわかった。これは、固体表面における気体との化学反応が気体の供給濃度(フラックス)に依存することを示している。更にこの表面を反射高速電子回折法(RHEED)で詳しく分析し、結晶成長過程を調べた。これは、次世代のシリコンカーバイドを利用したデバイス素子への応用研究という点からも重要である。またダイヤモンドやアルミニウムの表面に窒素イオンビームを照射した際に形成される窒化膜についてもXPS観察を行い、更に電子顕微鏡(SEM)や原子間力顕微鏡(AFM)で表面形態を観察すると共に、電子励起発光についても研究を行った。
更に本年度は、励起種ビーム源と超高真空槽を接続するための差動排気真空槽と円筒鏡型電子エネルギー分析器を当研究所内工場で作製した。

Research Products

• [Publications] I.Kusunoki et al.: "Reaction of a Si(100) surface with a hot C_2H_4 beam"Surface Science. 433-435. 167-171 (1999)
• [Publications] T.Takami et al.: "RHEED and AFM studies of homoepitaxial diamond thin film on C(001) substrate produced by microwave plasma CVD"Diamond and Related Materials. 8. 701-704 (1999)
• [Publications] T.Takami et al.: "Diamond thin film grown homoepitaxially on diamond (001) substrate by microwave plasma CVD method studied by reflection high-energy electron diffraction and atomic force microscopy"Surface Science. 440. 103-115 (1999)
• [Publications] T.Takaoka et al.: "A Fourier transform infrared study of collision induced desorption of N_2 on Ni(100) surface"Journal of Chemical Physics. 111. 8251-8252 (1999)
• [Publications] T.Takami et al.: "STM/AFM study of a SiC film grown on Si(100) surface using a C_2H_4 beam"Applied Surface Science. (印刷中).
• [Publications] I.Kusunoki et al.: "Nitridation of a diamond film using 300-700eV N^2_+ ion beams"Diamond and Related Materials. (印刷中).