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Si(111)-7×7構造自己組織化過程における不純物原子の影響

研究課題

研究課題/領域番号 09450022
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 表面界面物性
研究機関早稲田大学

研究代表者

大泊 巌  早稲田大学, 理工学部, 教授 (30063720)

研究期間 (年度) 1997 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
9,400千円 (直接経費: 9,400千円)
1998年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
1997年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
キーワードSi(111)7×7 / ナノ構造 / 自己組織化 / 表面改質 / STM / その場観察 / イオン照射 / 酸素 / RHEED / 極高真空 / 構造相転移
研究概要

1) 7×7再構成に及ぼす酸素の影響
異なる基板温度、酸素分圧下でレーザー照射後のSi(111)7×7再構成の過渡現象を比較した。低い温度、高い酸素分圧ほど、7×7構造の成長が抑制された。また、この成長の抑制は7×7に相転移していない無秩序領域の優先的な酸化によるものであることをSTMのその場観察で明らかにした。
酸素含有量の異なる2つのSi基板を3つの冷却速度で急冷し、表面に形成される7×7領域の被覆率を比較した結果、酸素含有量の多い基板の方が被覆率が明らかに高かった。この結果は、酸素が7×7構造の形成影響を及ぼすことを示唆している。
7×7再構成におけるO原子の役割を分子動力学法で調査するため、Si,O混在系用ポテンシャル関数を開発した。本関数を用いた分子軌道計算により、O原子が7×7構造形成に要するエネルギー障壁を下げることを明らかにした。
2) イオン照射、STM複合装置によるSi表面改質のその場観察
イオンを超高真空中のシリコン表面に照射する装置を作成し、超高真空中のSi表面を高温その場観察すると同時にArイオンの照射を行い、イオン照射前後の構造変化をリアルタイムで観察することに世界で初めて成功した。
3)ナノ構造のウエハスケール形成
ナノ構造をウエハスケールで形成する目的で、ウエットプロセスにおける表面原子構造と金属析出の相関を研究した。水素終端Si(111)表面への銅の電析では、限られた電位窓において、50nm幅の銅細線が表面に自己組織的に形成された。このプロセスでの銅の析出はSi(111)表ハ上のダイハイドライド構造のSi上に優先的に起こり、モノハイドライド構造のSi上への析出は起こらないことがわかった。

報告書

(3件)
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  • [文献書誌] I.Ohdomari et al.: "Consideration of atom movement during Si surface reconstruction" Phase Transitions. 62. 245-258 (1997)

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  • [文献書誌] T.Watanabe et al.: "Monte Carlo study on formation of periodic structures on Si(111) surfaces" Surface Science. 389. 375-381 (1997)

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  • [文献書誌] T.Hoshino et al.: "Theoretical investigation on the formation process of the stacking-fault triangle in the Si(111)-7×7 structure" Surface Science. 394. 119-128 (1997)

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  • [文献書誌] 原謙一、 大泊厳巌: "シングルイオン注入と電気化学反応を用いたウェハースケールテクノロジー" 電子情報通信学会信学技報. ED-97-07. 35-40 (1997)

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  • [文献書誌] K.Shimada et al.: "Consideration on the quantitativeness of reflection high energy electron diffraction intensity as a tool to monitor the coverage of the Si(111) surface by 7×7 domains" Jpnease Journal of Appled Physics. 38. (1998)

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  • [文献書誌] K.Hara and I.Ohdomari: "Control of metal nano-structure morphology by means of applied Si potential" Applied Surface Science. (in press). (1998)

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  • [文献書誌] T.Watanabe et al.: "Effects of fixed particles on periodic adatom arrangements on Si(111)" Applied Surface Science. 130/132. 6-12 (1998)

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  • [文献書誌] T.Ishimaru et al.: "Stepwise change in Gibbs free energy curve observed in Si(111) DAS domain growth" Applied Surface Science. 130/132. 18-22 (1998)

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  • [文献書誌] K.Shimada et al.: "Reactivity of O_2 with Si(111) surfaces with different surface structures" Applied Surface Science. 130/132. 170-175 (1998)

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  • [文献書誌] 原 謙一、 大泊 巖: "シングルイオン注入と電気化学反応を用いたウェーハスケールテクノロジー" 電子情報通信学会論文誌. J81-C-2. 675-679 (1998)

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  • [文献書誌] T.Ishimaru et al.: "Influence of oxygen on the formation of Si(111)-7×7 domains studied by scanning tunneling microscopy" Physical Review B. 58. 9863-9866 (1998)

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  • [文献書誌] K.Hara and I.Ohdomari: "Morphology control of Cu clusters formed on H-Si(111) surface in solution by Si potential" Jpnease Journal of Appled Physics. 37. L1333-L1335 (1998)

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  • [文献書誌] I.Ohdomari, T.Watanabe, K.Kumamoto, and T.Hoshino: "Consideration of atom movement during Si surface reconstruction" Phase Transitions. Vol.62. 245-258 (1997)

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  • [文献書誌] T.Watanabe, T.Hoshino, and I.Ohdomari: "Monte Carlo study on formation of periodic structures on Si(111) surfaces" Surface Science. Vol.389. 375-381 (1997)

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  • [文献書誌] T.Hoshino, N.Kamijou, H.Fujiwara, T.Wantanbe, and I.Ohdomari: "Theoretical investigation on the formation process of the stacking-fault triangle in the Si(111)-7*7 structure" Surface Science. Vol.394. 119-128 (1998)

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  • [文献書誌] K.Hara and I.Ohdomari: "Wafer-scale Nano-fabrication using Single-Ion-Implantation and Electrochemical Process" Technical Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. ED-97-07. 35-40 (1997)

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  • [文献書誌] T.Watanabe, T.Handa, T.Hoshino, and I.Ohdomari: "Effects of fixed particles on periodic adatom arrangements on Si(111) unreconstructed surfaces" Applied Surface Science. Vol.130-132. 6-12 (1998)

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  • [文献書誌] T.Ishimaru, K.Shimada, T.Hoshino, H.Kawada, and I.Ohdomari: "Stepwise change in Gibbs free energy curve observed in Si(111) DAS domain growth" Applied Surface Science. Vol.130-132. 18-22 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shimada, T.Ishimaru, S.Katsube, H.Kawada, and I.Ohdomari: "Reactivity of O_2 with Si(111) surfaces with different surface structures" Applied Surface Science. Vol.130-132. 170-175 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hara and I.Ohdomari: "Wafer-scale Nano-fabrication using Single-Ion-Implantation and Electrochemical Process" The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. Vol.J81-C-2. 675-679 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ishimaru, T.Hoshino, H.Kawada, K.Shimada, T.Watanabe, and I.Ohdomari: "Influence of oxygen on the formation of Si(111)-7*7 domains studied by scanning tunneling microscopy" Physical Review B. Vol.58. 9863-9866 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hara and I.Ohdomari: "Morphology control of Cu clusters formed on H-Si(111) surface in solution by Si potential" Japanese Journal of Applied Physics. Vol.37. L1333-L1335 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shimada, S.Katsube, T.Ishimaru, H.Kawada, and I.Ohdomari: "Consideration on the quantitativeness of reflection high energy electron diffraction intensity as a tool to monitor the coverage of the Si(111) surface by 7*7 domains" Japanese Journal of Applied Physics. Vol.38 (in press). (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hara and I.Ohdomari: "Control of metal nano-structure morphology by means of applied Si potential" Applied Surface Science. (in press). (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Watanabe et al.: "Effects of fixed particles on periodic adatom arrangements on Si(111)unreconstructed surfaces" Applied Surface Science. 130/132. 6-12 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ishimaru et al.: "Stepwise change in Gibbs free energy curve observed in Si(111)DAS domain growth" Applied Surface Science. 130/132. 18-22 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shimada et al.: "Reactivity of O_2 with Si(111)surfaces with different surface structures" Applied Surface Science. 130/132. 170-175 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 原 謙一、大泊 巌: "シングルイオン注入と電気化学反応を用いたウェーハスケールテクノロジー" 電子情報通信学会論文誌. J81-C-2. 675-679 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ishimaru et al.: "Influence of oxygen on the formation of Si(111)-7×7 domains studied by scanning tunneling microscopy" Physical Review B. 58. 9863-9866 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hara and I.Ohdomari: "Morphology control of Cu clusters formed on H-Si(111)surface in solution by Si potential" Jpnease Journal of Appled Physics. 37. L1383-L1335 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shimada et al.: "Consideration on the quantitativeness of reflection high energy electron diffraction intensity as a tool to monitor the coverage of the Si(111)surface by 7×7 domains" Jpnease Journal of Appled Physics. 38(in press). (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hara and I.Ohdomari: "Control of metal nano-structure morphology by means of applied Si potential" Applied Surface Science. (in press). (1998)

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  • [文献書誌] T. Watanabe, et al.: "Effects of fixed particles on periodic adatom arrangements on Si(111) unreconstructed surfaces" Applied Surface Science. (to be published).

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  • [文献書誌] K. Shimada, et al.: "Reactivity of O_2 with Si(111) surfaces with different surface structures" Applied Surface Science. (to be published).

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  • [文献書誌] I. Ohdomari, et al.: "Consideration of atom movement during Si surface reconstruction" Phase Transitions. 62. 245-258 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T. Watanabe, et al.: "Monte Carlo study on formation of periodic structures on Si(111) surfaces" Surface Science. 389. 375-381 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T. Hoshino, et al.: "Theoretical Investigation on the formation process of the stacking-fault triangle in the Si(111)-7×7 structure" Surface Science. 394. 119-128 (1997)

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      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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