X線回折・散乱による半導体表面上低次元金属の相転移研究

使用 X 射线衍射和散射研究半导体表面低维金属的相变

• 批准号: 17740206
• 负责人: 田尻 寛男
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740206/
• 关键词: 半導体表面; X線回折・散乱; 放射光; 表面相転移; 低次元金属; 半導体表面; X線回折・散乱; 放射光; 表面相転移; 低次元金属

本研究では次の二点を行った。1.従来の表面X線回析法に比べ測定効率が高い透過X線回析法の確立と表面X線回析装置の準備。2.X線回析・散乱の温度依存性測定によるSi(111)-【square root】3×【square root】3-Agの表面相転移に伴う構造変化の追跡。1について、表面相転移由来のX線回析・散乱は微弱であるため、バックグラウンドを低減させるX線遮蔽機構を表面X線回析装置に組み込んだ。直接通電による試料加熱機構と液体窒素冷却装置の組み合わせにより、試料温度を120Kから1400Kまで調製できる透過X線回析用試料マニピュレータを整備した。透過X線回析実験で不可欠である、結晶内部由来の熱散漫散乱を低減するための基板試料の薄膜化技術を確立した。数ミクロン厚の基板を化学エッチングにより作製することができる。以上の整備により、Si(111)- 【square root】3×【square root】3-Agの長周期構造由来の透過X線回析パターンを精度よく測定できた。2について、変位型表面相転移を起こすと考えられるSi(111)- 【square root】3×【square root】3-Agについて、相転移温度(150K)近傍での透過X線回析・散乱パターンの温度依存性を測定した。透過X線回析実験は、大型放射光施設SPring-8の表面界面構造解析ビームラインBL13XUぶ設置された表面X線回析装置を用いて行った。相転移温度近傍で表面フォノンのソフト化による表面X線熱散漫散乱のエンハンスを期待したが、明瞭な散漫散乱パターンは得られなかった。より信号対ノイズ比の高い測定が可能な回析装置の整備が必要であると結論した。この表面相転移の転移点付近での構造変化を追跡するため、表面X線回析強度(分数次反射)の温度依存性について、非調和熱振動を取り入れた精密構造解析を進めている。

这项研究执行了以下两个点：1。建立透射X射线衍射方法，该方法的测量效率高于常规表面X射线衍射方法，并制备表面X射线衍射设备。 2.通过温度依赖性测量X射线衍射和散射的测量，跟踪与Si（111） - [平方根] 3x [平方根] 3 ag相关的结构变化。关于1个，从表面相变的X射线衍射和散射是弱的，因此将其降低背景的X射线屏蔽机构纳入了表面X射线衍射装置。可以通过使用直流电流和液态氮冷却装置组合样品加热机构来制备用于渗透X射线衍射的样品操纵器，以将样品温度从120K调节至1400K。已经建立了用于底物样品的稀疏技术，以减少从内部晶体的热散射，这对于传输X射线衍射实验至关重要。可以通过化学蚀刻来制造具有几微米厚度的底物。借助上述维护，我们能够准确测量源自Si的长周期结构（111） - [平方根] 3 x [平方根] 3-ag的传输X射线衍射图。对于2，测量了Si（111） - [平方根] 3 x [平方根] 3-AG的相邻温度（150K）在相邻温度（150K）附近的X射线衍射和散射模式的温度依赖性，这被认为会导致位移型表面相变。传输X射线衍射实验是使用在表面界面结构分析的表面X射线衍射装置进行的，该X射线衍射装置分析梁线BL13XU Spring-8的大型同步器辐射设备。尽管我们期望由于相变温度附近的表面声子的软化而增强表面X射线热散射，但我们没有获得清晰的散射模式。得出的结论是，有必要提供一个可以测量较高信噪比的衍射装置。为了跟踪该表面相变的结构变化在过渡点附近，我们目前正在进行精确的结构分析，该结构分析结合了表面X射线衍射强度（分数反射）温度依赖性的非谐波热振动。