シリコン(100)表面におけるアルカリ金属の吸着構造と電子状態の吸着量依存性

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02650004
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 橋詰 富博 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70198662)
• キーワード: 走査トンネル顕微鏡 / FIーSTM / アルカリ金属 / Si(100) / 電子状態 / 表面構造

研究概要

金属や半導体表面におけるアルカリ金属の吸着現象は、表面物理学のスタ-ト時から注目され多くの研究がされ続けていて、現在、アルカリ原子の飽和吸着量、吸着位置(吸着構造)、電価の移動も含めた電子状態、集団励起の問題(吸着層の金属性の起因)などが、特に注目されている。本研究により明かにされた点を挙げると、Si(100)面において、吸着初期(被覆率θ=〜1%,ただし、ダイマ-の個数をθ=1/2とする)に置けるアルカリ金属(Li,K,Cs)の吸着の類似点としては、1)アルカリ金属は、Si原子のダングリングボンドと強く相互作用を及ぼし、ダイマ-の片側に寄った位置に吸着する、2)吸着により、非対称ダイマ-を安定化する、3)吸着の影響は長距離に及ぶ等があげられる。相違点として、1^1)Liがダイマ-1個の上に吸着するのに対し、KとCsは2個のダイマ-の間に吸着する、2^1)LiとKにおいては、非対称ダイマ-の安定化が長距離であるのに対し、Csにおいては、非対称のダイマ-の安定化はダイマ-数個に制限されているが、表面の、特に空準位の電子状態は、吸着Csの量と比べてかなり広い領域に渡って吸着の影響をうけ、ダイマ-3個おきの周期性がみられる、3^1)吸着量を増加させたとき、KとCsでは(3倍周期の)規則構造がみられるが、Liでは、不規則に吸着し、2x1構造が見えにくくなる等の結果が得られた。従来、これらの系におけるアルカリ吸着位置はいわゆるLevine模型が仮定されていたが、今回のSTM観察によりそれが疑問視されることになる。さらに吸着量を増していくと、Cs吸着系において2x3構造が見られた。また、K吸着において、2x3構造の前兆と考られる構造が、単原子ステップで観察された。しかし、θ<1/3においてアルカリ金属の表面層では、金属的な電子状態を示さないことが明かにされた。

研究成果

• [文献書誌] T.Hashizume,I.Sumita,Y.Murata,S.Hyodo,& T.Sakurai,: "“Cs Adsorption on the Si(100)2x1 Surface,"" J.Vac.Sci.Technol.A9. (1991)
• [文献書誌] T.Hashizume,Y.Hasegawa,I.Sumita & T.Sakurai,: "“FIーSTM Study of Alkali Metal Adsorption on The Si Surfaces,"" Surf.Sci.(1991)
• [文献書誌] T.Hashizume,Y.Hasegawa,& T.Sakurai,: "“FIーSTM Study of Alkali Metal Adsorption on The Si Surfaces,"" Appl.Surf.Sci.(1991)
• [文献書誌] T.Sakurai,Y.Hasegawa,I.Kamiya & T.Hashizume,: "“Alkali Metal Adsorption on the Si(100)2x1 Surface studied by FIーSTM and LEED,"" Phys.Rev.B. (1991)