半導体高指数面および埋もれた界面における金属1次元構造の研究

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16360017
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 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, 教授 (20107395)
• 研究分担者: 秋本 晃一 名古屋大学, 大学院工学研究科, 助教授 (40262852)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• キーワード: X線回折 / 表面構造 / 埋もれた界面 / 1次元構造 / 半導体 / シリコン / 銀 / 金

研究概要

本研究では、X線回折実験については、高エネルギー加速器研究機構放射光施設(PF)を利用して行った。まず、Si(111)-6x1-Ag表面構造について、00ロッドに沿って得られたX線CTR散乱データから、Ag原子のSi基板に対する高さ、および、再構成したSi原子の高さを決定した。その結果は、Si(111)-√<3>×√<3>-AgにおけるAgおよび再構成したSi原子の高さにほぼ一致することを明らかにするものであった。次に、微小角入射X線回折法(GIXD)により2次元投影構造を解析した。その結果は、3x1と6x1の相転移ではAg原子は大きく変位することを示唆しており、相転移機構について新しい知見を得るものであった。これらの研究と並行してSi(113)面の清浄表面の再構成構造である3x1構造をGIXD法により決定した。得られた結果は、Rankeにより提案されたモデルを支持するものであった。
次に、Si(111)-5x2-Auを研究の対象にした。GIXD法により5x2周期構造を形成している原子の配列を解析した。得られた結果は、これまでに提案されている構造モデルの中では、Erwinが第一原理計算により提案したモデルに最も近いものであった。しかし、原子座標については、Erwinが求めた座標を多少修正する必要があることが分かった。次に、その表面が埋もれた界面でも安定に存在するか否か、存在する場合には、表面の原子配列を保存しているのか否かについて、X線回折法により調べた。GIXD法による測定から界面でも長周期構造が確実に保存されていることが明らかになった。また、CTR散乱の測定結果は、これまで表面で提案されているモデルの中では、Erwinの提案しているモデルだけが矛盾しないことを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural study of Si(111)-6×1-Ag surface using surface x-ray diffraction (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Sumitani, K.Masuzawa, T.Hoshino, R.Yoshida, S.Nakatani, T.Takahashi, H.Tajiri, K.Akimoto, H.Sugiyama, X.Zhang, H.Kawata
  • 雑誌名: Surf. Sci. (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structure of the oxidized 4H-SiC(0001)-3 × 3 surface (2007)
  • 著者名/発表者名: W.Voegeli, K.Akimoto, T.Urata, S.Nakatani, K.Sumitani, T.Takahashi, Y.Hisada, Y.Mitsuoka, S.Mukainakano, H.Sugiyama, X.Zhang, H.Kawata
  • 雑誌名: Surf. Sci. 601 ページ: 1048-1053
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structural study of Si(111)-6 × 1-Ag surface using surface x-ray diffraction (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Sumitani, K.Masuzawa, T.Hoshino, R.Yoshida, S.Nakatani, T.Takahashi, H.Tajiri, K.Akimoto, H.Sugiyama, X.Zhang, H.Kawata
  • 雑誌名: Surf. Sci. (in printing)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Study of the surface structure of Si(111)-6xl(3xl)-Ag using x-ray crystal truncation rod scattering (2006)
  • 著者名/発表者名: K..Sumitani, K.Masuzwa, T.Hoshino, S.Naktani, T.Takahashi, H.Tajiri, A.Koichi, H.Sugiyama, X.Zhang, H.Kawata
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. 252 ページ: 5288-5291
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structure of the SiC (0001) 3x3 Reconstruction Studied by Surface X-ray Diffraction (2006)
  • 著者名/発表者名: W.Voegeli, K..Akimoto, T.Aoyama, K.Sumitani, S.Nakatani, H.Tajiri, T.Takahashi, Y.Hisada, S.Mukainakano, X.Zhang, H.Sugiyama, H.Kawata
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. 252 ページ: 5259-5262
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Study of the surface structure of Si(111)-6xl(3xl)-Ag using x-ray crystal truncation rod scattering (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Sumitani, K.Masuzwa, T.Hoshino, S.Naktani, T.Takahashi, H.Tajiri, A.Koichi, H.Sugiyama, X.Zhang, H.Kawata
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. 252 ページ: 5288-5291
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structure of the SiC (0001) 3x3 Reconstruction Studied by Surface X-ray Diffraction (2006)
  • 著者名/発表者名: W.Voegeli, K.Akimoto, T.Aoyama, K.Sumitani, S.Nakatani, H.Tajiri, T.Takahashi, Y.Hisada, S.Mukainakano, X.Zhang, H.Sugiyama, H.Kawata
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. 252 ページ: 5259-5262
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Surface X-ray diffraction in transmision geometry (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Tajiri, O.Sakatani, T.Takahashi
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. 234 ページ: 404-408
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Sample holder assembly covering a wide range of temperatures for surface X-ray diffraction (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Tajiri, K.Sumitani, S.Nakatani, T.Takahashi, K.Akimoto, H.Sugiyama, X.Zhang, H.Kawata
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. 237 ページ: 645-648
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structure of the Si(113) surface studied by surface X-ray diffraction (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Mizuno, K.Akimoto, T.Aoyama, H.Suzuki, H.Nakahara, A.Ichimiya, K.Sumitani, T.Takahashi, X.W.Zhang, H.Sugiyama, H.Kawata
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. 237 ページ: 40-44
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より