Dynamics measurement of interfacial reaction at Au thin film/Si substrates by using ambient controlled x-ray photoemission spectroscopy

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05269
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Toyoda Satoshi 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (20529656)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: シリコン半導体 / 金薄膜 / 表面・界面反応 / 光電子分光 / 深さ方向解析 / 最大エントロピー法 / 正則化法 / オペランド計測

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have developed basic technology to analyze the phase interface reaction mechanism of gas -solid-liquid phases by measuring the dynamics of the interface reaction in Au thin film/Si substrate using atmosphere controlled X-ray photoelectron spectroscopy as a model system. It is found that the importance of the gradual shift of the Fermi edge in the precursor state in the phase transition from the Au thin film solid to the molten state associated with Au-Si eutectic. In addition, we have built up software technology for the analysis of the spatiotemporal measurement Big-data in near future.

Free Research Field

半導体、分光物性、表面界面

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発を行なった気相-固相-液相の相界面反応メカニズムを解析するための基盤技術は、反応ダイナミクスを伴う未解明な相転移機構の理解や材料機能制御のために応用でき、理学および工学の分野での新たな知見を与える手法になることが期待できる。さらに、時空間計測ビッグデータ解析ソフトウェア技術はラボの分析装置等と組み合わせることで、近年戦略物質として注目を集める半導体デバイスの高度化のための材料プロセス開発等に資すると考えられる。