酸化シリコン超薄膜/シリコン界面での単一界面トラップ準位のAFMによる実空間観察

使用 AFM 对超薄氧化硅膜/硅界面处的单界面陷阱能级进行实空间观察

基本信息

批准号：
12875059
负责人：
長谷川幸雄
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

超高真空原子間力顕微鏡(AFM)の検出感度を向上させるための改良を行い、さらに表面ポテンシャル測定の機能を取り付け、絶縁体を含む表面の原子構造観察と同時に表面ポテンシャル分布を観察し、表面あるいは界面に局在した構造(例えば、界面トラップ準位など)に起因したポテンシャル分布を実測できるシステムを開発した。この方法により、基板となるSi(111)7x7表面上でのポテンシャル分布測定を観察し、そのステップ近傍ではポテンシャルがテラス部分に比べて高くなっていることを見出した。ステップでのポテンシャル測定に関しては、これまで主として金属表面上にて行われて議論されており、いわゆるSmolkowskiモデルによる双極子モーメント形成によりポテンシャルが低くなることが定説とされ、実験でも観察されていた。Si(111)7x7など半導体表面上での議論や実測はこれまで行われておらず、今回の実験結果はこれまでの金属表面上での常識とは異なる点を示した点で興味深い。ステップ近傍での原子構造の再構成がポテンシャルを変化されていることが予想されることから、この点に関する理論的考察を現在進めている段階である。また、原子スケールでのポテンシャル分布には一必ずしも統一した解釈がある訳ではなく、その意味でAFMによるポテンシャル測定方法自体が表面ポテンシャルの何を測定しているのかに関して、エネルギー散逸値など他の測定値との関連から検討を進めている。シリコン酸化膜界面でのポテンシャル分布測定に関しても、現在研究を進めており予備的結果を得ている。

我们进行了改进，提高了超高真空原子力显微镜（AFM）的检测灵敏度，还增加了表面电位测量功能，使得我们可以在观察原子结构的同时观察表面电位分布或者，我们开发了一种系统，可以实际测量由界面上的局部结构（例如界面陷阱能级）引起的电位分布。利用该方法，我们观察了Si(111)7x7表面的电势分布，发现台阶附近的电势高于平台上的电势。到目前为止，台阶电位测量主要是在金属表面上进行和讨论的，并且人们已经接受，根据所谓的Smolkowski模型，由于偶极矩的形成而导致电位下降，并且这也在实验中观察到。尚未对 Si(111)7x7 等半导体表面进行讨论或实际测量，该实验的结果很有趣，因为它们显示出与金属表面的传统观点的不同。由于预计台阶附近原子结构的重排会改变电势，因此我们目前正在对此进行理论研究。此外，原子尺度上的电势分布不一定有统一的解释，从这个意义上说，AFM电势测量方法本身就存在一些问题，即表面电势测量的是什么，以及能量耗散值等其他测量我们目前正在考虑这一点与价值的关系。我们目前正在进行测量氧化硅薄膜界面电位分布的研究，并已取得初步结果。