エキソ電子放射を利用したシリコン表面再構成過程の動的観察

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12875032
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 大前 伸夫 神戸大学, 工学部, 教授 (60029345)
• 研究分担者: 横田 久美子 神戸大学, 工学部, 教務職員(教育職) (20252794) ; 田川 雅人 神戸大学, 工学部, 助教授 (10216806)
• キーワード: エキソ電子 / シリコン / 表面再構成 / イオン放出

研究概要

本研究は半導体用結晶成長技術により培われてきたWell-Defined表面の作製技術を用いて、エキソ電子を初めとする固体表面からの電子放射現象を詳細に解析し、エキソ電子あるいはイオンに関する基礎科学的な貢献を目指すと同時に、新たな表面モニタリング法の開発も視野に入れた研究を行なうというものである。
研究の初年度である平成12年度には申請者らが保有する超高真空装置内に電子計測システム、イオン計測システム、ならびに四重極質量分析管を取り付けるとともに、Siウエハーの通電加熱装置ならびに温度測定装置を制作し、システムに組みいれた。その結果、Siウエハーを約800℃まで直接通電加熱により加熱することができることを確認した。本システムを用いて、Si(111)ウエハーを加熱した場合の電子放出ならびにイオン放出を測定した。その結果、電子放出には明確なシグナルが得られなかったが、イオン放出にはSi(111)の表面再構成温度である770℃および860℃付近において明瞭なシグナルが、観察された。また、四重極質量分析管を用いた計測から、放出されたイオンは質量数28を有することが示され、SiあるいはN_2,COであることが示唆された。このうち、N_2は質量数14のクラッキングピークが観察されないことから、またCOは質量数12,16のクラッキングが観測されないことから可能性は薄いと考えられ、Siの1価イオンが放出されたものと思われる。さらに、温度上昇を繰り返すと徐々にピーク強度が低下するなどの特異な現象が観測されることから、一部非可逆的な表面再構成に起因するイオン放出であると考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Shiota T., et al.: "Exoemission of electrons from tungsten surfaces under the effect of high electric field"Proceedings of 13th International Symposium on Exoemission and Related Phenomena. (in press). (2000)
• [文献書誌] Shiota T., et al.: "Field-stimulated exoemission of electrons induced by the distortion of atomic arrangement at tungsten surfaces"Proceedings of 13th International Symposium on Exoemission and Related Phenomena. (in press). (2000)
• [文献書誌] Tagawa M., et al.,: "Application of the first-principles calculation in the exoemission of electrons from aluminum tips"Proceedings of l3th International Symposium on Exoemission and Related Phenomena. (in press). (2000)
• [文献書誌] Shiota T., et al.: "Effect of low-energy ion bombardment upon field-stimulated exoelectron emission from tungsten surfaces"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.39,No.2A. L110-L112. (2000)
• [文献書誌] Shiota T., et al.: "Transient exoelectron emission from a clean tungsten tip at 200-450 K triggered by the surface electric field"Journal of Applied Physics. Vol.85 No.9. 6811-6815 (1999)
• [文献書誌] Shiota T., et al.: "First-principles calculational study of the exoelectron emission of oxygen-adsorbed aluminum surfaces"Physical Review B. Vol.60,No.23. 16114-16119 (1999)