| 研究課題/領域番号 |
17656239
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
吉越 章隆 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (00283490)
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| 研究分担者 |
寺岡 有殿 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (10343922)
盛谷 浩右 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 博士研究員 (20391279)
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| キーワード | 固体表面 / 放射光 / リアルタイム光電子分光 / 超音速分子線 / 並進運動エネルギー / "その場"観察 / 表面反応ダイナミクス&キネティクス / 極薄膜創製 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、超音速気体分子ビームを固体表面に照射することにより、熱反応等では不可能な化学反応を誘起して機能性極薄膜を形成する方法を開発することおよびその反応機構を解明することである。
平成17年度は、これまで培った高輝度放射光を用いた光電子分光測定技術の高度化およびさまざまな気体-固体反応系に応用することを試みた。
その中でO_2ビームを用いたSi(111)-7x7表面の室温酸化反応を、高輝度・高分解能放射光を用いたリアルタイム光電子分光で調べた。この反応系は、極薄酸化膜形成プロセスの基礎として応用上重要であるばかりでなく、O_2の解離吸着に関しては7x7表面超構造に特有な電子状態に起因する反応選択性が予想され、通常のガス暴露条件においてはFaulted-half側への優先的な解離吸着が見られる大変興味深い反応系である。そのため入射エネルギーを選択することにより吸着反応を原子レベルで制御できると期待される。分子線照射中の吸着酸素量を時分割光電子分光測定することにより、初期吸着確率および飽和吸着酸素量の入射エネルギー依存性を最大2.3eVの範囲で測定した。その結果、0.07eV、0.4eVおよび2.0eV付近にエネルギー閾値を見出した。また、飽和吸着酸素量との比較から、吸着サイト密度の入射エネルギー依存性および初期吸着確率の絶対値を求めることに成功し、高分解能01s光電子スペクトルの詳細な解析から、0.4eV以上の入射エネルギーでは室温において最表面adatomの下、つまりサブ・サーフェイス領域に至る直接解離吸着反応を明らかにでき、結合選択的に表面化学反応を制御できる知見を得た。ナノ・スケール領域の次世代超LSI製造プロセス、機能性触媒の開発、金属表面保護膜の作成や表面改質等、基礎科学のみならず応用上重要な結果を得た。
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