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15 Si(100)の準安定構造 c(4 × 4) 押 山   孝 京都産業大学理学部物理科学科 小 林 隆 文 京都産業大学大学院理学研究科物理学専攻 桐 島 香 里 1) 京都産業大学大学院理学研究科物理学専攻 1) 現在、島津製作所 要 約 Si(001)表面は高温度領域(550°C - 670°C)で超格子構造 c(4 × 4)が現れる。低速電 子線回折スポット強度の入射エネルギーおよび温度依存性を求めて、超格子構造の現れる過程 を調べた。(00)の回折ビームのプロフィールから表面層の原子の配列が変化して行く過程を、 1 2 , 0 0, 1 2 の回折ビームの強度から、二つのドメイン構造(2 × 1)の境界にあるステップ S B から c(4 × 4)構造は出現することを明らかにした。 1.はじめに Si 単結晶表面数層の原子配列は表面温度により異なる超格子構造をとることが報告されてい 1,2) Si(100)表面の場合、室温度ではダイマー軸がお互いに直角に存在する(2 × 1)構造 が交互に存在する 2 ドメイン構造をとる。高温度領域(550°C - 670°C)ではお互いに軸が直 角なダイマーを単位とする基本格子と考えられている c(4 × 4)構造が現れる。さらに、低温 度領域(- 73 °C 以下)ではダイマーが非対称ダイマーとなり、それらが交互に存在する c(4 × 2)構造となる。 Si 単結晶の表面清浄化のために直流電流を試料に直接流す方法(フラッシング法)が一般に用 いられる。Si(100)表面では、電流の流れる向きにダイマー軸が垂直に並ぶテラスとダイマー 軸が平行に並ぶテラスとからなる。2 つのテラスの境界は Si (100)の原子面間隔である0.135nm の高さを持つステップからなる 2 ドメイン構造である。その結果、Si(100)は ±1° 以下の微 斜面となる 3,4) 。ステップは電流の流れる向きにほぼ垂直である。ステップはそれぞれ、S A S B

Si(100)の準安定構造 c(4×4)

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Si100 c4× 4

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Si001550°C 670°C c4 × 4 00
12 , 0 0, 12 2× 1 S
B c4× 4
1
c4× 4
73 °C c4
× 2
2 Si100 0.135nm
2Si100 ± 1°
3,4S A S
B
S A S
A
2,5
c4× 22× 1 2
6,7
8 STM 2,91
100 [ /sec] 3000V
c4× 4 S B 10
c4× 4
11-13
2× 1
LEED2× 1 c4× 4
00 12 , 0 0, 12

0.525± 0.025mm [100]
± 1° Sb n 0.02 Ω cm
11.5mm 3.0mm
14
HNO3 5
3 HF 20
5 Si100
15 H2O2 10 H2SO4
5.0 × 10-11mbr
Mo
700°C 24 Si
1200 °C 1.0
× 10-9 mbr
16, 17
960°C 1050 °C 2
m/e 162844
SiO2 2.0 × 10 -10 mbr XPS


3
3-1
LEED 1

afractional order 12 , 0 12 , 0 0, 12 0, 12
1 LEED
2
540°C c 14 , 14 12 , 12

18 g 632°C
1
aRT 64eV b280°C 50 eV c540°C 53eV
d549°C 53eV e597°C 53eV f615°C 52eV
g632°C 49eV h659°C 49 eV i690°C 50eV
19
14 , 14 c4× 4 690°C
c4× 4
2× 11× 2 2 c4× 4
599°C

200
sa 3
registryn n=234
2 n=1 25eV

n=2 70 eV
25eV
20 Si100 c4× 4
2 00
3 00
21
1c 540°C c4× 450eV
25eV632°C
5.72-1 7.92-1 2.8
Si100 2c4× 4
690°C

4
c4× 4500°C
c4× 4690°C
n=3 100°C
400°C n= 2

c4× 4690°C
n=420
1 × 2 0, 12
2× 1 12 , 0
5 0, 12 12 , 0
23
5 0, 12
400°C 3-2 00


12 , 0 460°Cc4× 4500°C
c4× 4 0, 12
c4× 4
4

0, 12 12 , 0 1× 2
2× 1
0, 12 400°C c4× 4
c4× 4 0, 12
1× 2
12 , 0 0, 12
c4× 4
620°C2× 1
1× 2
S B 1× 2


21
c4× 41× 22× 1
24 Si100 c4× 4
c4× 4
S B S
A Si

S B 65mV 22 S
A

800°C2× 11× 2
Asymmetric Symmetric


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