| 研究課題/領域番号 |
13750033
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
表面界面物性
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
鶴巻 浩 九州工業大学, 工学部, 助手 (20315162)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2002年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2001年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | プラズマCVD / Si(100) / 水素 / 吸着・脱離 / 吸着酸素 / 引き抜き反応 / 吸着誘起脱離反応 / 並進エネルギー / シリコン表面 / 気相水素原子 / 吸着水素引き抜き / 吸着酸素原子 / Eley-Rideal機構 / CID機構 / 骨格構造変化 |
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| 研究概要 |
(1)酸素吸着Si(100)表面における水素の吸着、脱離及び引き抜き反応のキネティクスを、昇温脱離スペクトル(TPD)及び質量分析計による表面脱離分子のその場観測を用いて調べた。その結果、水素原子の初期吸着確率は、吸着酸素原子の初期被覆量に対し、ほぼ指数関数的な減少を示した。また、水素のTPD測定から、その脱離障壁が酸素原子の被覆量の増加に伴い、高くなることがわかった。このことにより、酸素原子は、水素脱離に伴うシリコンのbucklingといった骨格変化を抑制することが示唆された。一方、気相H原子をD吸着表面に照射すると、清浄Si(100)表面と同様、直接引き抜き(abstraction, ABS)によりHD分子が、また、気相H原子の表面吸着により過渡的に形成された表面ダイハイドライド(SiD_2)の表面拡散を伴う反応(adsorption-induced desorption, AID)によりD_2分子がそれぞれ脱離分子として検出された。さらにABS反応は酸素原子の影響をほとんど受けないのに対し、AIDは酸素原子により効果的に抑制されることがわかった。また、チョッピングされたH原子線を用いて、HD生成におけるABSとAIDの寄与を時間的に分離したところ、酸素吸着表面では清浄表面の場合に比べ、HD生成におけるAIDの寄与が大きいことがわかった。
(2)Si(100)表面への水素分子の解離吸着確率は、室温で10^<-10>以下と非常に小さく、吸着の障壁は1eV程度と推定される。しかし、レーザー照射による水素の急激な昇温脱離において、脱離水素分子は0.1eV(表面温度程度)の並進エネルギーしかなく、従って、脱離からみると、吸着の障壁が存在しないといった矛盾(barrier puzzle)が生じた。それを検証すべく、D吸着Si(100)表面での6K/sといった緩やかなTPD過程において、表面より脱離してくるD_2分子の並進エネルギーをクロスコリレーション法により、その脱離角度ごとに測定した。その結果、脱離水素は0.35eV程度の並進エネルギーを有し、また脱離角度ごとの平均並進エネルギー<E_<trans>(θ)>及び脱離収量Y(θ)は、Hoferらの水素吸着実験から得られたsticking関数S(E,θ)を用いると、Detailed Balance則から予想される計算結果とよく一致した。このことから、Si(100)表面における水素分子の吸着/脱離において、Detailed Balance則の成立が示された。
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