内殻電子励起による単一分子加工と新素材創生への応用

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650037
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 宇理須 恒雄 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (50249950)
• 研究分担者: 間瀬 一彦 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (40241244)
• キーワード: 放射光 / 内殻電子励起 / STM / BML-IRRAS / ナノ構造 / Si

研究概要

走査トンネル電子顕微鏡(STM)および、埋め込み金属層基板赤外反射吸収分光(BML-IRRAS)によるその場観察により、放射光励起表面反応の原子分子レベルでの解析を進め、以下の成果を得た。
1.STMよる観察: Si単結晶表面の自然酸化膜を放射光により700℃で分解した表面を、STMにより観察した結果、原子レベルで平坦なSi表面が得られ且つステップエッジの構造が原子レベルで制御された、熱平衡状態の表面が得られていることを見出した。これは、放射光(Siの内殻電子)励起により、表面のSiが動きやすくなっていることを示す新発見である。従来の高温(1000℃)による自然酸化膜の分解では熱平衡表面は得られないので、新しい低温表面清浄化技術としての応用が期待される。この手法および、Si単結晶表面の自己組織化現象を利用して、間隔20-30nmで、深さ数nmの線状パタンを配置した熱平衡状態のナノ構造表面を形成することに成功した。
2.BML-IRRASによる観察: 水素を吸着させたSi(100)表面の構造を解析し、指紋領域のSiH_2のはさみ振動のピークが二つに分裂していることを発見し、これが、SiH_2が単独の場合と二つのSiH_2隣接して並んでいる場合との構造上の違いによることを明らかにした。また、水素吸着Si(111)表面については、指紋領域のスペクトルを初めて測定することに成功し、報告されているSTMのデータとの対応から、スペクトルの帰属を行った。

研究成果

• [文献書誌] Takayuki Miyamae: "Direct observation of synchrotron radiation stimulated desorption of thin SiO_2 films on Si(111) by scanning tunneling microscopy"Surf. Sci. Lett.. 437. L755-L760 (1999)
• [文献書誌] Takayuki Miyamae: "Synchrotron-radiation stimulaled desorption of SiO_2 thin films on Si(111) surfaces observed by scanning turnneling microscopy"J. Vac. Sci. Technol.. A17. 1733-1736 (1999)
• [文献書誌] Harutaka Mekaru: "Construction of the multilayered-mirror monochromator beam line for the study of synchrotron radiation stimulated process"Rev. Sci. Instru.. 70. 2601-2605 (1999)
• [文献書誌] Takayuki Miyamae: "Scanning tunnelling microscopy for the study of the synchrotro-radiation stimulated process ; synchrotron-radiation stimulated desorption of SiO_2 films on Si(111) surface"Jpn. J. Appl. Phys.. 38 Suppl. 38-1. 249-252 (1999)
• [文献書誌] Tsuneo Urisu: "Infrared reflection absorption spectroscopy of selective etching and decomposition stimulated by synchrotron radiation"MRS Bulletin. 24. 46-48 (1999)
• [文献書誌] Mitsuru Nagasono: "Study of ion desorption induced by resonant core-electron excitation of isolated NH_3 monolayer adsorbed on a Xe film using Auger electron photoion coincidence spectroscopy"Jpn. J. Appl. Phys.. 38 Suppl. 38-1. 325-327 (1999)
• [文献書誌] Yoshikazu Homma: "Aligned island formation using steo-band networks on Si(111)"J. Appl. Phys.. 86. 3083-3088 (1999)
• [文献書誌] Shin-ichi Nagaoka: "Site-specific phenomenand Si:2p core-level photoionization of X_3Si(CH_2)nSi(CH_3)_3(X=F or Cl、n=0-2) condensed on a Si(111) surface"Chem. Phys.. 249. 15-27 (1999)
• [文献書誌] Tsuneo Urisu: "Energy and polarization control in synchrotron radiation stimulated nano-process"SPIE Proceedings. 373. 340-350 (1999)
• [文献書誌] Yongli Gao: "Scanning Tunneling Microscopy Study of Surface Morphology of Si(111) after Synchrotron Radiation Stimulated Desorption of SiO_2"J. Vac. Sci. Technol.. B(in printing). (2000)
• [文献書誌] Yongli Gao: "Scanning Tunneling Microscopy Study of Si(111)Surface Morphology after Removal of SiO_2 by Synchrotron Radiation Illumination"Appl. Phys. Lett.. (in printing). (2000)