表面における光化学反応過程のREM-PEEM観察

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06239221
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 八木 克道 東京工業大学, 理学部, 教授 (90016072)
• 研究分担者: 箕田 弘喜 東京工業大学, 理学部, 助手 (20240757)
• キーワード: 表面光反応 / REM / PEEM / Si(111) / 塩素吸着Si

研究概要

本研究計画は、われわれの開発した超高真空反射電子顕微鏡法(REM)および超高真空光電子顕微鏡法(PEEM)を表面光反応過程の研究に応用することにある。この手法は、反応過程を直接観察するものではないが、反応過程の結果生じる表面の構造変化をREM観察し、反応による電子状態の変化をPEEM観察することが出来る。
本年度は、Si(111)表面に塩素を吸着させたときの反応過程の観察を試みた。まず、超高真空電顕内に塩素ガスを導入するための電解セルを設計製作した。溶融AgClを加熱しながら通電させて電解によってガスを発生させるものである。本年度購入備品であるQマスで分析した結果、発生するガスで自然界の同位体存在比が確認された。
まず、熱化学反応過程をREM観察した。その結果、650℃で表面を低い分圧の塩素に暴露すると、反応エッチングが起こり、表面に1原子層深さのくぼみが形成され、これがステップでの優先的な脱離として説明できることが分かった。また、室温で塩素を暴露して昇温すると、ステップの下段側と7x7構造の位相境界で優先的に1x1構造に変化すること、電子線照射効果が強いこと等が分かった。塩素を吸着させると仕事関数が増加し、PEEM観察は不可能となった。光照射を続けると、塩素の脱離に連れて、光反応による塩素ガスの脱離に伴って光電子量の増加が認められた。表面修飾等によって環境場を制御しながら観察するのが今後の課題である。

研究成果

• [文献書誌] T.Ohkawa,K.Yagi: "Observations of Steps and Step Bands on Si(111) by PEEM" Proc.ICEM 13. 2B. 1035-1036 (1994)
• [文献書誌] H.Minoda,K.Yagi: "Indirect Heating Specimen Holder for REM Studies of Current Effects on Si Surfaces" Proc.ICEM 13. 2B. 1029-1030 (1994)
• [文献書誌] T.Suzuki,K.Yagi: "Structure of High Index Clean Si Surfaces Studied by REM:(hhm) Surface with m/h=1.4-1.5" phys.stat.sol.a(146). 246-249 (1994)
• [文献書誌] H.Minoda,K.Yagi: "Growth of Ge on In-sdsorbed Si(111) Surfaces Studied by REM" Surface Review and Letters. 2(in press). (1995)
• [文献書誌] H.Minoda,K.Yagi: "REM Studies of Ge Growth on Au Adsorbed Si(001) Surfaces" Surface Science. (in press). (1995)
• [文献書誌] 八木克道、小間、塚田、青野: "表面科学入門" 丸善, 249 (1994)