表面ディールスアルダー反応による半導体表面の化学修飾

通过表面狄尔斯-阿尔德反应对半导体表面进行化学修饰

• 批准号: 02F00606
• 负责人: 上田 寛
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00606/
• 关键词: シリコン; 表面; 走査型トンネル顕微鏡; 化学反応; 水; 環化付加反応; 走査トンネル顕微鏡; トリメチルアミン; アンモニア

(1)Si(100)表面において観測される表面欠陥として,A型,B型,C型が報告されてきたが,特にc型欠陥の起源については未だ解決されていなかった.Hossain博士は,低温(80K)における高分解能走査型トンネル顕微鏡(STM)を駆使して,c型欠陥を詳細に観察し,それらの形状が4種に分類され,さらに2組の鏡像異性体からなることを発見した.水分子の解離吸着のSTM像と照らし合わせることにより,c型欠陥の起源は2つの隣り合ったシリコン表面ダイマーに1個の水分子が解離吸着したものと結論した.(2)Si(100)表面のシリコンは非対称ダイマー構造をとるため,それぞれの原子は異なる電子状態をとり,化学反応性も異なることが期待される.Hossain博士は低温STMを駆使して,Si(100)c(4x2)表面におけるトリメチルアミン(TMA),アンモニアなどの分子を吸着させ,吸着状態を原子分解能で調べた.その結果,TMAは100%選択的に非対称ダイマーの下部Si原子に分子状吸着すること,アンモニア分子は動的前駆状態を経由して解離吸着し1次元島状にドメインが成長することなどを見いだした.(3)Si(100)表面にアルケンやアルキンは環化付加反応することが知られている.アルキンとアミン両方の官能基を持つ分子(ジメチルアミノ2プロピン)を低温で吸着させると非対称ダイマーの下部Si原子に分子状吸着するが,室温ではアセチレン基が環化付加反応することを,STMや表面振動分光法を用いて見いだした.温度により吸着最表面の官能基をコントロールできることを示した.

(1) 据报道，在 Si(100) 表面上观察到了 A 型、B 型和 C 型表面缺陷，但特别是 C 型缺陷的起源尚未解决。说：利用高分辨率扫描隧道显微镜（STM）在低温（80K）下，我们详细观察了C型缺陷，发现它们的形状可以分为四种类型，并且由两组对映体组成。死亡通过将其与水分子解离吸附的STM图像进行比较，我们得出结论，c型缺陷的根源是一个水分子在两个相邻的硅表面二聚体上的解离吸附。(2)Si(100)因为硅在表面具有不对称二聚体结构，每个原子预计具有不同的电子状态并具有不同的化学反应性。三甲胺 (TMA)、氨和其他分子被吸附在 i(100)c(4x2) 表面上，并通过原子分辨率研究了吸附态，我们发现氨分子通过动态前体态进行解离吸附，并且域生长。一维岛屿的形式 (3)已知卢烯和炔会发生环加成反应。当同时具有炔和胺官能团的分子（二甲氨基二丙炔）在低温下被吸附时，利用STM和表面振动，分子吸附发生在不对称二聚体的较低Si原子上。通过光谱分析，我们发现乙炔基团在室温下发生环加成反应。我们发现吸附最外表面的官能团可以通过温度控制。

项目成果

Md.Zakir Hossain, Yoshiyuki Yamashita, Kozo Mukai, Jun Yoshinobu: "A new model for C-defect on Si(100)"Phys.Rev.B.. 67. 153307 (2003)

Md.Zakir Hossain、Yoshiyuki Yamashita、Kozo Mukai、Jun Yoshinobu：“Si(100) 上 C 缺陷的新模型”Phys.Rev.B.. 67. 153307 (2003)

Md.Z.Hossain, Yoshiyuki Yamashita, Kozo Mukai, Jun Yoshinobu: "Microscopic observation of precursor-mediated adsorption process of NH3 on Si(100)c(4x2) using STM"Phys.Rev.B. 68. 235322 (2003)

Md.Z.Hossain、Yoshiyuki Yamashita、Kozo Mukai、Jun Yoshinobu：“使用 STM 显微观察前体介导的 NH3 在 Si(100)c(4x2) 上的吸附过程”Phys.Rev.B。

H.Z.Hossain ほか: "Model for the C-defect on Si(100)"Phys. Rev. B. (in press). (2003)

H.Z.Hossain 等人：“Si(100) 上的 C 缺陷模型”Phys Rev. B.（出版中）。