水素終端Si表面のメゾスコピック周期構造の自己組織化と反応特異性の研究

氢封端硅表面介观周期结构自组织及反应特异性研究

• 批准号: 08455021
• 负责人: 高萩 隆行
• 金额: $ 4.99万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08455021/
• 关键词: 平坦化処理; ステップ; テラス構造; 自己組織化; UHV-STM; 水素終端シリコン表面; 微傾斜研磨表面; 水素終端Si表面; テラス; 平坦化; メゾスコピックサイズ; シリコン; 水素終端

水素終端Si(111)表面にメゾスコピックサイズの周期を持った規則的なステップ/テラス構造を湿式処理によって自己組織的に形成することを試みた。<11-2>方位および<-1-12>方位それぞれにオフアングルを1,2,4,7度に設定して、研磨したSi(111)ウエハを使用した。HFエッチングの後80℃の40%NH_4Fで処理したところ、通常の室温処理よりも表面形状の規則性が大幅に改善されることを見いだした。本加熱処理により平坦化処理した表面は、均一な周期を持ったステップ/テラス構造で、ステップ端は直線状で規則性の高い表面構造となっている。テラス部分は原子レベルで°平坦で、化学構造はSi-H構造となっていることがFT-IR測定で確認された。このことは、結晶学的に非等価な<11-2>方位、<-1-12>方位にオフしたウエハについて同様に確認できた。更に、UHV-STMを用いステップ端の構造を原子分解能で観察することを実現し、両オフ方位共に、オフ方位に垂直な方位である<-110>方位にステップ端の水素原子が配列していることが確認できた。このようにステップ端が<-110>方位になる時のステップ端の構造を結晶学的なモデルで考えると、オフ方位<11-2>の場合はSi-H終端で、オフ方位<-1-12>の場合はSi-H_2終端と考えられる。このことは偏光FT-IR-ATR測定結果と一致している。しかも、<-1-12>方向の場合バーチカル型のSi-H_2であることがわかった。また、ステップ/テラス周期が基板表面のオフ角に依存していることを利用し、ステップ/テラス周期を制御するために、基板表面の精密傾斜研磨を試みた。その結果、1度以下の微小オフ角基板として、約0.2°オフの表面(テラス幅:約10nm)の作製が実現できた。

我们尝试通过湿法处理在氢封端的Si(111)表面上自组织具有介观周期的规则台阶/阶地结构。使用抛光的Si(111)晶片，其在<11-2>和<-1-12>方向上的偏角分别设置为1、2、4和7度。 HF刻蚀后在80℃下用40%NH_4F处理时，我们发现表面形状的规整性较普通室温处理有显着改善。通过该热处理平坦化的表面具有均匀周期的台阶​​/台地结构，并且台阶边缘是线性的并且具有高度规则的表面结构。 FT-IR测量证实平台部分在原子水平上是平坦的并且具有Si-H化学结构。对于晶体学上不等效的<11-2>和<-1-12>取向的晶片也同样证实了这一点。此外，我们利用UHV-STM实现了原子分辨率的台阶边缘结构观察，发现台阶边缘处的氢原子沿<-110>方向排列，该方向垂直于偏离方向，对于两个偏离方向我都能够确认。如果我们考虑晶体学模型中台阶端在<-110>方向时的结构，我们可以看到，在偏离方向<11-2>的情况下，它是Si-H终止，并且在偏离方向<-1 -12>的情况下被认为是Si-H_2终止。这与偏振 FT-IR-ATR 测量结果一致。另外，可知在<-1-12>方向为垂直型Si-H_2。我们还尝试对衬底表面进行精密倾斜抛光，以便利用台阶/平台周期取决于衬底表面的偏角这一事实来控制台阶/平台周期。结果，我们能够制造出具有约0.2°偏角的表面（平台宽度：约10nm）作为具有小于1°的微偏角的基板。

项目成果

H. Sakaue, E. Takahashi. S. Shingubara, T. Takahagi: "Scanning Tunneling Microscopy Observation on Atomic stracture of Step Edges and Etch Pits on a NH_4F-Treated Si(111) Surface" Jpn. J. Appl. Phys.36 3B(未定). (1997)

H. Sakaue、E. Takahashi、S. Shingubara、T. Takahagi：“NH_4F 处理的 Si(111) 表面上的阶梯边缘和蚀刻坑的原子结构的扫描隧道显微镜观察”J. Appl. 36。 3B（未定）（1997）。

坂上 弘之: "Self-Organization of Periodic Step/Terrace Structure on Hydrogen-Terminated Si Surface" JRCAT International Workshop on Science and Technology of Hydrogen-Terminated Silicon Surfaces. 11-12 (1997)

Hiroyuki Sakagami：“氢封端硅表面上的周期性台阶/阶地结构的自组织”JRCAT 氢封端硅表面科学与技术国际研讨会 11-12 (1997)。