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気相水素原子と水素終端シリコン表面の反応ダイナミックス

研究課題

研究課題/領域番号 14350022
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
研究機関九州工業大学

研究代表者

並木 章  九州工業大学, 工学部, 教授 (40126941)

研究分担者 稲永 征司  九州工業大学, 工学部, 助手 (30093959)
鶴巻 浩  九州工業大学, 工学部, 助手 (20315162)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
10,900千円 (直接経費: 10,900千円)
2004年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2003年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2002年度: 6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
キーワード水素原子 / Si表面 / 引き抜き反応 / 離脱ダイナミックス / シリコン表面 / 水素引き抜き / 反応ダイナミックス / 水素引き抜き反応 / 表面反応ダイナミックス
研究概要

我々の研究目的は、水素原子による吸着原子の引き抜き反応、H+D/Si(100)→HD : ABS(abstraction)、及び、H+D/Si(100)→D_2:AID(adsorption-induced-desorption)の応ダイナミックスの解明である。以下の成果を得た。
(1)ABS, AID反応で生ずる脱離分子の角度分布測定
脱離HD,及びD2分子の角度分布に関しては、AID, ABS反応ともにHD, D_2共に表面垂直方向にピークを持つことが判明した。LEPSポテンシャルを用いて、ABS反応の脱離角度分布のシミュレーションを行い、実験結果を再現できた。現在、現在投稿準備中である。
(2)AID, ABS反応の時間引き抜き用水素原子ビームをチョップし、H+D/Si(100)でのD_2脱離脱離の時間応答を測定した。その結果、温度に依存してビームオフ時にもD_2脱離が観測され、AID反応は速いプロセスと遅いプロセスが存在することを突き止めた。温度依存性の結果からAID反応はD/Si(100)3x1構造の2水素化Si相に関係して起こることを突き止めた。(J.Chem.Phys.121,3221(2004))。
(3)上の(2)項をさらに詳細に検討すべく、Hビームのパルス幅(0.4s)を短くし、かつパルス間隔を10sとながくした。さらに、時間分解をあげるためにパルスカウントをマルチチャンネルスケーラ)を用いた。その結果、ABS反応は入射Hパルスの波形に忠実に従うことがわかった。しかし、AID反応には,約0.05s,0.8s及び約30sの3つの成分が存在することがわかった。この事実から、ABS反応は直接引き抜き反応であることが疑義無く証明出来た。他方、間接的引き抜き反応であるAID反応は、Si(100)表面での3x1 dihydride相を持っdomain上で、照射Hにより過剰に作られた2水素化Siの不安定性に基づく脱離現象であることが確定された。この成果は現在Surface Science誌にに投稿中である。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (8件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Coverage dependent desorption dynamics of deuterium on Si(100) surfaces : Interpretation with a diffusion-promoted desorption mode 12005

    • 著者名/発表者名
      T.Matsuno, T.Niida, H.Tsurumaki, A.Namiki
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics 122

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Coverage dependent desorption dynamics of deuterium on Si(100) surfaces : Interpretation with a diffusion-promoted desorption model2005

    • 著者名/発表者名
      T.Matsuno, T.Niida, H.Tsurumaki, A.Namiki
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys. 122

    • NAID

      120002440718

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Coverage dependent desorption dynamics of deuterium on SI(100) surfaces : Interpretation with a diffusion-promoted desorption model2005

    • 著者名/発表者名
      T.Matsuno, T.Niida, H.Tsurumaki, A.Namiki
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics 122

    • NAID

      120002440718

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Isotope effects on H and D coadsorptions on Si surfaces2004

    • 著者名/発表者名
      F.Rahman, N.Ohnish, F.Khanom, S.Inanaga, A.Namiki
    • 雑誌名

      Japanese Journal Applied Physics 43

      ページ: 726-729

    • NAID

      10012040743

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modulated hydrogen beam study of adsorption-induced desorption of deuterium from Si(100)-3x1:D surfaces2004

    • 著者名/発表者名
      F.Rahman, M.Kuroda, T.Kiyonaga, F.Khanom, H.Tsurumaki, S.Inanaga, A.Namiki
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics 121

      ページ: 3221-3227

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Isotope effects on H and D coadsorptions on Si surfaces2004

    • 著者名/発表者名
      F.Rahman, N.Ohnish, F.Khanom, S.Inanaga, A.Namiki
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 43

      ページ: 726-729

    • NAID

      10012040743

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modulated hydrogen beam study of adsorption-induced desorption of deuterium from Si(100)-3x1:D surfaces2004

    • 著者名/発表者名
      F.Rahman, M.Kuroda, T.Kiyonaga, F.Khanom, H.Tsurumaki, S.Inanaga, A.Namiki
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys. 121

      ページ: 3221-3227

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modulated hydrogen beam study of adsorption-induced desorption of deuterium from Si(100)-3x1:D surfaces2004

    • 著者名/発表者名
      F.Rahman, M.Kuroda, T.Kiyonaga, F.Khanom, A.Namiki, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics 121

      ページ: 3221-3227

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Faridur RAHAMAN, et al.: "Isotope Effects on H and D Coadsorptions on Si Surfaces"Japanese Journal Applied Physics. 42・2. 726-729 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] F.Rahman, et al.: "Oxygen atom-induced D_2 and D_2O desorption on D/Si(111) surfaces"Applied Surface Science. 220. 1-6 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shibataka, et al.: "D_2 reactions on Si(100) surfaces : Adsorption and desorption dynamics"Physical Raview. B68. 113307-1-113307-2 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sagara, T.Kuga, et al.: "Translational Heating of D2 Molecules Thermally Desorbed from Si(100) and Ge(100) Surfaces"Phys. Rev. Letter. 89・8. 86101-1-86101-4 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] F.Khanom, A.Aoki, et al.: "Dabstraction by H on Si(111) surfaces"Surface Science. (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Tsurumaki, et al.: "Adsorption and desorption of deuterium on partially oxidized Si(100) surfaces"Physical Review B. (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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