誘起表面における隠れた分子反応素過程の解析・制御と新物質相創製への試み

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450016
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 重川 秀実 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (20134489)
• キーワード: STM / Si(111)-7×7 / HBO_2 / コヒーレントフォノン / 表面反応

研究概要

走査トンネル顕微鏡(STM)を用い原子レベルでの解析を行った結果、今後、課題の研究を進めていく上で必要かつ重要となる、以下の知見が得られた。
まず、基板とするSi(111)-7x7表面の安定性・相変化の機構を明らかにする目的で、新しく開発した、最上層のアドアトムと呼ばれるシリコン原子の電荷分布を調べることによりにより下層まで含めた構造解析が可能となる手法を用い、動的な構造変化を解析した。その結果、下層に積層欠陥を含む完全な形のコーナーホールが、7x7構造の安定性や、相変化、核形成において非常に重要な役割を担っていることが明らかになった。
続いて、HBO_2を照射するさい、照射源の温度を制御することにより、飛来分子をHBO_2、HBOの間で制御できることが明らかになった。更に、基板の温度を、〜350℃に保つことによって表面に飛来したHBO分子の解離反応を抑制できることを確認した。また、温度上昇による解離反応後、原子種を区別することが可能であることも示した。これらは、レーザー光を利用して反応素過程を選択的に制御する上で本質的に重要となる点である。
他の3族原子の吸着による√3x√3構造の形成においては、7x7構造と√3x√3構造が共存することが知られているが、HBO2の場合は、歪みにより、まず7x7構造が完全に壊れてから、√3x√3構造が形成されていく様子が明らかになり、B原子の表面濃度と表面構造の安定性の間の関係も確認した。

研究成果

• [文献書誌] H.Shigekawa et al.: "Influnce of the down stepedge on the formation of the 7×7 reconstruction" Scanning. (1999)
• [文献書誌] H.Shigekawa et al.: "Stability and nuclea fourmation of Si(111)-7×7 structure as determined from charge reditribution in surface layer" Surf.Sci.(1999)
• [文献書誌] H.Shigekawa et al.: "EXAFS study on the Cerium (IV) -induced DNA hydrolysis -lmplication to the roles of 45 orbitals in the cotalysis" Appl.Phys.Lett.74.3. 460-462 (1999)
• [文献書誌] H.Shigekawa et al.: "Si(111) surface under phase transition studied by the analysis of inner layer structures using bias-dependent STM" Jpn.J.Appl.Phys.38.6B. (1999)
• [文献書誌] H.Shigekawa et al.: "Selective chanical reaction of HBO_2 molecudes on the Si(111)-7×7 surface studied by STM" J.Vac.Sci.& Technol.B. (1999)
• [文献書誌] H.Shigekawa et al.: "Selective reaction of HBO_2 on to Si(111)-7×7 surface studied by STM" Appl.Surf.Sci.130/132. 78-83 (1998)
• [文献書誌] H.Shigekawa et al.: "Sulf organized networks structure appeuring in the B/Si(111)-√<3>×√<3> phase formation process studied by STM" Appl.Physics.A. 66. S1013-S1016 (1998)