断面光電子分光法による非晶質シリコン酸化膜の組成および結合状態密度の深さ方向分析

利用截面光电子能谱深度分析非晶硅氧化物薄膜的成分和键态密度

基本信息

批准号：
13025243
负责人：
服部健雄
金额：
$ 26.94万
依托单位：
Musashi Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度は、希土類酸化物/Si界面遷移層の角度分解X線励起Gd4d・Lu 4d・Si 2p光電子スペクトル(ARXPs)の解析に最大エントロピー法を適用することにより、Gd_2O_3/Si(100)やLu_2O_3/Si(100)の界面遷移層を構成するシリケート層の組成変化を明らかにした。今年度は、深さ方向組成変化の決定精度をさらに高めるために、先ず深さ方向元素分布を京都大学木村健二教授の開発された高分解能ラザフォード後方散乱測定(HRBS)により決定し、その元素分布に基づいてGd4d・Si 2P光電子スペクトルを解析する方法を提案し、Si(100)面上に形成した膜厚約4nmのガドリニウム酸化膜の深さ方向組成・化学結合状態分析を原子スケールの深さ方向分解能で決定することに成功した。すなわち、Si 2p、Gd 4d、O 1s角度分解光電子スペクトルの測定結果によれば、ガドリニウム酸化膜の光電子スペクトルの化学シフト量がシリコン酸化膜の場合よりも小さく、Gd_2O_3層とSi基板との間に形成される遷移領域がGdシリケート層により形成されていることを示していると考えられる。Gd_2O_3層とGdシリケート層の境界をGd_2O_367mol%、SiO_233mol%、Gdシリケート層とSiO_2層の境界をGd_2O_333mol%、SiO_267mol%、SiO_2層とSi基板との境界をSiO_250mol%、Si 50mol%と各々定義すると、ガドリニウム酸化膜は膜厚1.65nmのGd_2O_3層と膜厚0.7nmのSiO_2層の間に膜厚0.55nmのGdシリケート層が形成されていることを示している。光電子の脱出角15°以下での実験値の定量的検討から、ガドリニウム酸化膜の表面近傍にGd-Si結合が存在することが推論された。

去年，我们应用最大熵方法对稀土氧化物/Si界面过渡层的角分辨X射线激发Gd4d·Lu 4d·Si 2p光电子能谱（ARXPs）进行了分析，阐明了稀土氧化物/Si界面过渡层的成分变化。构成/Si(100)界面过渡层的硅酸盐层。今年，为了进一步提高确定深度方向成分变化的精度，我们首先利用京都大学木村健二教授开发的高分辨率卢瑟福背向散射测量（HRBS）确定了深度方向的元素分布。钆4d·硅我们提出了一种分析2P光电子能谱的方法，并成功地以原子级深度分辨率确定了Si(100)表面上形成的厚度约为4 nm的氧化钆薄膜的深度组成和化学键合状态。即，根据Si 2p、Gd 4d 和O 1s 角分辨光电子能谱的测量结果，氧化钆膜的光电子能谱中的化学位移量小于氧化硅膜的化学位移量，并且Gd_2O_3层和Si衬底之间存在差异，这被认为表明所形成的过渡区域是由Gd硅酸盐层形成的。 Gd_2O_3层与Gd硅酸盐层的边界为Gd_2O_367mol%、SiO_233mol%，Gd硅酸盐层与SiO_2层的边界为Gd_2O_333mol%、SiO_267mol%，SiO_2层与Si基板的边界为SiO_250mol%、Si将各自定义为50mol％时，氧化钆薄膜显示在1.65nm厚的Gd_2O_3层和0.7nm厚的SiO_2层之间形成0.55nm厚的Gd硅酸盐层。通过对光电子逸出角为15°以下的实验值进行定量研究，推测氧化钆薄膜表面附近存在Gd-Si键。