X線絶対反射率による結晶表面構造の解析

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452043
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 敏男 東京大学, 物性研究所, 助教授 (20107395)
• 研究分担者: 中谷 信一郎 東京大学, 物性研究所, 助手 (40198122)
• キーワード: X線回折 / 反射率 / 表面構造 / 界面構造 / 超構造 / シリコン / CTR散乱 / 吸着層

研究概要

本年度の成果は、以下の3つに要約できる。
1.吸着原子層の被覆率の決定
我々は以前からSi(111)√< >3x√< >3-Ag、Si(111)√< >3x√< >3-Bi及びSi(111)√< >3x√< >3-Auといった系によるX線の散乱強度(CTR散乱と呼ばれている)を測定することによって表面の構造を研究してきた。今回これまでのデータを絶対反射率の観点から解析した。その結果表面に吸着した金属原子の被覆率が曖昧さなく決まることがわかった。このような結果は、スケールパラメータに依存しない絶対反射率を基準にしたデータのフィッテイングによって初めて得られるものである。
2.Si(111)√< >3x√< >3-Sb表面の構造の決定
Si(111)√< >3x√< >3-Sb表面の構造はある程度わかっているが、若干の曖昧さが残っている。今回、絶対反射率と透過型X線回折の手法を組み合わせた測定によってこの表面の構造を曖昧さなく決定し、かつてから唱えられているいわゆるMilk-Stool構造の正しさを検証した。
3.Si(001)2x1表面の構造の決定
Si(001)表面では非対称なダイマー構造が出現して2x1の超構造が形成される、と考えられている。今回、X線の回折強度を特に超構造に起因する分数次の逆格子ロッドに沿って綿密に測定した。そしてその結果を解析することによって、表面におけるSi原子の変位を1/100A単位で正確に決定した。
以上のような成果があり、この2年間に進めてきた研究が表面・界面の構造解析に有効であるということが十分に示せた。

研究成果

• [文献書誌] T.Takahashi and S.Nakatani: "Dynamical theory of X-ray diffraction for the study of crystal surfaces" Surface Science. 326. 347-360 (1995)
• [文献書誌] S.Nakatani, T.Takahashi, Y.Kuwahara and M.Aono: "Use of X-ray reflectivity for determining the Si (111) √<3>×√<3>-Bi surface structures" Phys.Rev.B. 52. R8711-R8714 (1995)
• [文献書誌] M.Takahashi, S.Nakatani, Y.Ito, T.Takahashi, X.W.Zhang, M.Ando: "Surface X-ray diffraction study on the Si (001) 2×1 structure" Surface Science. 338. L846-L850 (1995)
• [文献書誌] T.Takahashi and S.Nakatani: "X-ray reflectivity for the complete determination of surface structures" Surface Science. (印刷中).
• [文献書誌] S.Nakatani, Y.Kuwahara, T.Takahashi and M.Aono: "Structure determination of the Si (111) √<3>×√<3>-Sb surface by X-ray diffraction" Surface Science. (印刷中).