昇温脱離法と等温脱離法を用いたSi（100）表面からの水素脱離バリヤー評価

摘要

We have investigated desorption kinetics of deutrium from a Si(100) surface using temperature-programmed desorption (TPD) and isothermal desorption methods. From semi-logarithmic plots of TPD spectra, it is found that three desorption components, denoted as（β_(1,A) （β_(1,B), and C, can be distinguished. The maximum of the （β_(1,A) peak is nearly constant at around the maximum temperature of the TPD peak. On the orther hand, the （β_(1,B) peak systematically shifts to higher temperatures with decreasing θ_D~0. These results imply that first- and second-order kinetics are operating for the （β_(1,A) and （β_(1,B) desorptions, respectively. From the analysis of isothermal desorption curves, the desorption barriers for the （β_(1,A) and （β_(1,b) desorptions are evaluated to be 1.6±0.1 eV and 1.8±0.1 eV, respectively. These values are substantially lower than the widely accepted value of 2.5 eV. The desorption mechanisms for the （β_(1,A), （β_(1,B) and C channels are discussed based on an inter-dimer model.%Si（100）表面からの水素分子（D_2）の脱離kineticsを昇温脱離法（Tbmperature-Programmed Desorption：TPD）と等温脱離法を用いて調べた．TPDスペクトルの片対数プロットから，水素脱離には3つの脱離チャネル（β_(1,A)，β_(1,B)，C）が存在することを見出した．β_(1,A)ピークは初期水素被覆率θ_D~0が変化してもそのピーク温度は変わらず，一次脱離反応の特徴を示した．一方，β_(1,B)ピークは咤の減少に伴って高温側にシフトすることから，二次脱離反応の特徴を示した．等温脱離法を用いてそれらの脱離バリヤーを評価したところ，β_(1,A)脱離は1.6±0.1eV，β_(1,B)脱離は1.8±0.1eVという結果を得た．これらの値は，これまで信じられてきた脱離バリヤー2.5eVよりも約1eV低い値であり，これらの脱離メカニズムをinter-dimer機構を基に考察した．