表面金属シリサイドの化学結合と構造解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13440097
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 栃原 浩 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (80080472)
• 研究分担者: 高橋 敏男 東京大学, 物性研究所, 助教授 (20107395) ; 三好 永作 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (70148914) ; 水野 清義 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (60229705)
• キーワード: 表面構造 / 表面金属シリサイド / 低速電子回折法 / 表面X線回折法 / 分子軌道計算 / 化学結合

研究概要

初年度である平成13年度は以下のような研究をおこなった。
(1)九大の栃原と水野は、極低温低速電子回折装置の設計・製作・調整をおこなった。この装置は、液体ヘリウムを用いてサンプルを4Kにまで冷却し、構造相転移の低温相の表面構造を低速電子回折法(LEED)により決定することを目的として製作した。真空装置の内面は複合研磨し、真空炉で450度で24時間排気したものであり、到達真空度は約5x10-12Torrを達成した。現在、Si(001)表面のLEED観察をおこなっている。
既存の室温低速電子回折装置を用いて、Si(111)7x7表面に、インジウム、銀原子を吸着させアニールしたときに形成する4x1,3x1表面構造についてLEED構造解析をおこない、安定構造を決定した。それぞれ、Bunkモデル、HCCモデルが正しいことがわかった。現在論文にまとめている。
(2)九大の三好は、クラスターモデルによる高精度分子軌道計算をSi(111)モデル表面に対する金属原子の吸着について、吸着エネルギー、金属原子振動数の計算をおこない、安定吸着サイトを求めた。金属原子として、1価、2価、3価であるNa, Mg, Al,を選び安定吸着サイトを求めたところ、真上位置、橋架け位置、テトラゴナル配置であることを見出した。論文を印刷中である。
(3)東大の高橋は、フォトンファクトリーのビームライン15B2において表面X線回折法により、Si(111)7x7表面に金と銀とを共吸着させたときに形成する複雑なルート21構造を決定した。すでに論文として印刷された。

研究成果

• [文献書誌] W.Shimada, T.Kato, H.Tochihara: "Stabilization mechanism of Si(111)7x7 domain growth : Important role of shared corner-holes"Surface science. 491. 663-669 (2001)
• [文献書誌] H.Tajiri, K.Sumitani, W.Yashiro, S.Nakatani, T.Takahashi, K.Akimoto, H.Sugiyama, X.Zhang, H.Kawata: "Structural study of Si(111) root21 x root21-(Ag+Au) surface by X-ray diffraction"Surface science. 493. 214-220 (2001)
• [文献書誌] M.-S.Chen, S.Mizuno, H.Tochihara: "Ordered mixed surface structures formed on Cu(001) by coadsorption of dissimilar metals :(2root2 x root2)R45 by Mg and Li, and (root5 xroot5) R26.7 by Mg and K (Cs)"Surface science. 486. 480-488 (2001)
• [文献書誌] S.Mizuno, M.Imaki, H.Tochihara: "An ordered mixed structure formed by restructuring type coadsorption of Na and K on Ag(001)"Surf. Rev. Lett. 8. 653-659 (2001)
• [文献書誌] E.Miyoshi, H.Mori, S.Tanaka, Y.Sakai: "Theoretical study of interactions between the Si(111) surface and metal atoms"Surface Science. (in press). (2002)
• [文献書誌] W.Shimada, H.Tochihara: "In situ observation of imitial homoepitaxial growth on the Si(111)7x7 surface using scanning tunneling microscopy"J. Cryst. Growth. (in press). (2002)