超薄膜銀蒸着シリコン(111)表面への活性ガスの吸着脱離

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640313
• Research Institution: NARA INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 服部 賢 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (00222216)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松井 文彦 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (60324977) ; 武田 さくら 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (30314537)
• Keywords: 昇温脱離 / シリコン(111) / 銀 / 超薄膜 / 一酸化窒素 / 窒素 / 酸素 / 亜酸化窒素

Research Abstract

平成12年度に製作した試料冷却機構の組立・取り付けを本年度前期に行った。また同時に、試料表面上1mm程度のスポット領域のみの脱離種を捕らえるために必要な、四重極質量分析計に接続される差動排気型スキマーの設計・製作・組立・取り付けも行った。さらに、プログラマブルな温度調節計を購入し、パラメータ調整を行うことにより、約120Kから1000Kまで一定の昇温速度での脱離種が、12月の時点で可能になった。
早速、表面構造の異なるいくつかの超薄膜銀蒸着シリコン(111)表面に一酸化窒素を低温で吸着させ、その昇温脱離スペクトルを測定した。その結果、以下のような興味深い結果が得られた。
1、Si(111)7X7清浄表面
NOの脱離が161Kで、O2・N2・N2Oの脱離が168Kで観測された。他のグループによると、150K付近N2・NO・N2Oの脱離が過去に報告されているが、今回、O2も脱離すること、(脱離のピーク温度が2つに分かれるので)2つの異なる脱離過程があることが新たに分かった。ピーク温度が過去の報告と異なるのは、温度モニター位置や被覆率・昇温速度の違いに起因するもので、以下の各表表面の相対比較は可能である。
2、Si(111)√3×√3-Ag表面
Si(111)7×7清浄表面と相似のスペクトルが得られたが、脱離量は清浄表面の1/10ほどで、この表面はシリコンや銀とは異なり代えって、NOが吸着・脱離しづらくなることが分かった。
3、島状(数単原子層)Ag(111)si(111)表面
N2の脱離が146K、N2Oが210K、NOが325Kで観測された。Ag(111)単結晶表面では、N2Oの脱離が180K、NOが380Kで報告されているが、島状Ag(111)を作成すると、単結晶では生じないN2脱離の還元反応が進行することが新たに分かった。