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Cs이 흡착된 Si(111)7×7 표면의 초기 산화과정 연구
황찬국,안기석,이득진,장현덕,박종윤 성균관대학교 기초과학연구소 1995 論文集 Vol.46 No.1
X-ray photoelectron spectroscopy를 이용하여 상온에서 Cs이 1ML 흡착된 Si(111)7 × 7 표면의 초기 산화과정에 대하여 연구하였다. 산소의 주입량과 Cs의 흡착량의 변화에 따른 0 1s, Cs 3d_(5/2), 그리고 Si 2p 스펙트럼의 변화를 관측하였다. 이러한 측정결과, 표면에 흡착되는 산소량은 Cs의 임계피복량(약 0.5ML)이상에서 급격한 증가를 보임을 알 수 있다. 따라서 Si(111) 7 × 7-Cs 표면의 산화과정은 non-local mechanism을 따르는 것으로 이해할 수 있다. 또한 0 1s 스펙트럼에 서로 다른 chemical environment를 가진 두 종류의 산소 성분이 존재하는 것을 알수 있다. 이러한 두 종류의 0 1s 성분중 높은 운동에너지 성분의 세기는 Cs 흡착량에 의존하며 낮은 운동에너지 성분은 Cs이 완전히 탈착된 후에도 남아있다. 그리고 산소 주입량이 증가함에 따라 Si 2p peak의 세기는 감소하는 반면 Cs 3d_(5/2) peak의 세기는 거의 일정하다. 이러한 결과로부터 Si(111) 7 × 7 표면에 주입되는 산소원자는 Si-0-Si, Si-0-Cs 두 종류의 결합형태를 가지는 것으로 예상된다. We have studied initial oxidation of Cs-adsorbed Si(111)7×7 surface using X-ray photoelectron spectroscopy at room temperature. It was measured that the changes of 0 1s, Cs 3d_(5/2) and Si 2p spectrum with increasing O_2 exposure and Cs deposition time, respectively. The 0 1s/Si 2p peak intensity ratio rapidly increased at 0.5ML Cs coverage, which means that the non-local mechanism is favored on the Cs-promoted oxidation. The 0 1s peak observed consists of two chemical-shifted components. The 0 1s peak intensity of high kinetic energy component depended on the Cs coverage while low kinetic energy component still remained after complete Cs desorption. The Cs 3d_(5/2) peak intensity was nearly constant, though the Si 2p peak intensity decreased with increasing O_2 exposure. These results suggest that oxygen atoms adsorbed on the Si(111)7×7 surface have two different bond configurations such as Si-O-Si, Si-O-Cs.
알칼리금속이 흡착된 Si(111)7×7 계의 초기 산화 과정 연구
황찬국(Chan-Cuk Hwang),안기석(Ki-Seok An),김정선(Jeong-Seon Kim),박래준(Rae-Jun Park),이득진(Deuk-Jin Lee),장현덕(Hyun-Duck Jang),박종윤(Chong-Yun Park),이순보(Soon-Bo Lee) 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.2
X-선 광전자 분광법(x-ray photoelectron spectroscopy: XPS)과 반사 고에너지 전자 회절법(reflection high energy electron diffraction: RHEED)을 이용하여 상온과 고온(약 300~500℃)에서 알칼리금속(AM)/Si(111)7×7 표면의 초기 산화 과정에 대하여 연구하였다. 상온에서, Si(111)7×7 표면에 1 monolayer(ML)의 AM을 흡착시키면 Si(111)7×7 표면에 비해 산소의 초기 부착 계수 (initial sticking coefficient)와 산소의 포화량이 증가하는 반면 0.5ML 이하의 AM이 흡착된 경우는 깨끗한 Si(111)7×7 표면에 비하여 초기 부착 계수는 증가하지만 산소의 포화량은 증가하지 않았다. Si(111)7×7-AM 표면에 산소의 주입량을 증가시키면서 측정한 O Is 스펙트럼으로부터 AM이 흡착된 Si(111)7×7 표면에 흡착되는 산소원자는 Si-O, AM-O 두 종류의 결합형태를 가지는 것으로 생각되며 이중에서 AM-O 결합의 산화과정상에서의 역할에 대하여 논의하였다. 상온과는 달리 고온에서는, Si(111)3×1-AM 표면으로 구조가 변화하면서 산소의 흡착이 급격히 떨어지는 것을 관측할 수 있었다. 이때 3×1-AM 표면을 형성시키는 AM 종류의 산화에 대한 의존성을 살펴보았다. We have studied initial oxidation of the alkali metal(AM)/Si(111) surface using X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and reflection high energy electron diffraction(RHEED) at room temperature(RT) and high temperature(HT)(300~500℃). The oxidation of the Si(111)7×7 surface was promoted by the adsorption of 1 monolayer(ML) AM, whereas no promotion occurred for submonolayer(< 0.5 ML) adsorbed Si(111)7×7 surface at RT. 0 Is core level spectra were measured with increasing oxygen exposure. It was found that the oxygen adsorbed on the Si(111)7×7-AM surface have two different bond configurations, Si-O and AM-O, respectively. From these results, we discussed the role of AM-O bonding in the promoted oxidation. At HT(300~500℃), the AM-adsorbed surface became very inactive with the structural transformation to the 3×1-AM. We present the results of the oxidation of the Si(111)3×1-AM(Na, K, Cs) surface.
다양한 흡착자에 대한Si(113) $\times$2 표면의 상변화 연구
김학수,황찬국,김용기,김정선,박죵윤,김기정,강태희,김봉수 한국진공학회 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.3(2)
전자회절법을 이용하여 K및 다양한 흡착자에 의한 Si(113)3 $\times$ 2 표면의 상변화를 관찰하였으며 광전자분광법을 이용하여 산소 노출량에 따른 가전자대 및 내각준위스펙트럼을 관찰하였다. 산소 흡착에 의해 가전자대의 표면상태가 내각준위에서 관찰되는 두 피크(S1, S2)와 동시에 사라지면서 3$\times$1 주기성을 보였다. 특히 이러한 변화가 동종물질인 실리콘 증착에서도 관찰되었으며 후열처리에 의해 3$\times$2 주기성으로 환원되는 것으로 미루어 Si(113)3$\times$2 표면의 3$\times$1으로의 초기 상전이가 실리콘 표면의 흡착자에 의해서 형성된 것이 아니며 기판 자체의 재배열과 관련되어 있음을 확인하였다. The phase transition on the surface which several adsorbates (K, Mg, etc.) are deposited was observed by Low Energy Electron Diffraction (LEED) and Reflection High Energy Electron Diffraction (RGEED). We took the photoelectron spectra from the valence and core level at several oxygen exposure. For oxygen adsorption, the surface state in valence spectra diminished concurrently with S1, S2 peaks in core level spectra and surface periodicity turned to 3$\times$2 by post-annealing. These results suggest that the phase transition from 3$\times$2 to 3$\times$ on the Si(113) at initial stage is induced by a rearrangement of atoms on the substrate, not by the formation of overlayer.