解 説 表 面 科 学Vol.19,No.3,pp.193-200,1998 シ リ コ ン表 面 構 造 と表 面 電 気 伝 導(2) 長谷川修司 ・侭 暁 ・中島雄 二 ・姜 春 生・ 長尾忠昭 (1997年6月5日 受 理) “OE‹ž‘åŠw‘åŠw‰@—•ŠwOEnOE¤‹†‰È•¨—•Šw‹³Žº•¬11 3-0033 “OE‹ž“s•¶‹ž‹æ–{‹½7-3-1 *‰ÈŠw‹Z•p•U‹»Ž–‹Æ’c•í—ªŠî‘bOE¤‹†¢—ÊŽqOEø‰Ê“™‚Ì•¨—•OE»•Û£•¬ 332-0012 •é‹ÊOE§•ìOEûŽs–{’¬4-1-8 Structures and Electrical Conduction on Silicon Surfaces Shuji HASEGAWA, Xiao TONG, Yuji NAKAJIMA, Chun-Sheng JIANG and Tadaaki NAGAO Department of Physics, School of Science, University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033 *Core Research for Evolutional Science and Technology (CREST) , Japan Science and Technology Corporation (JST) 4-1-8 Honcho, Kawaguchi, Saitama 332-0012 (Received June 5, 1997) Based on the introductions on the surface superstructures and surface electrical conductions, described in the previous issue, the present paper shows our main results on the electrical conduction through surface-state bands that are inherent in the superstructures. The references and figures are cited with serial numbers followed from those in the previous arti- cle. 5.表 面 電 子 準 位 バ ン ド を 通 る 電 気 伝 導 Eig.6に,Si(111)-√3×√3-Ag表 面 上 に それ ぞれ(a) 室 温 でAuを,お よび(b)200KでAgを連続的 に蒸着 した 時 の電 気 伝 導 度 の 変 化 お よびRHEEDパター ン の変 化 を示 す 。Auまた はAgの 蒸 着 量 が0.08～0.3ML程 度 の範 囲で のみ√21×√21構造が 出 現す る(そ れ ぞれ の 構 造 を√21×√21-(Ag+Au)お よび√21×√21-Agと 記 す)。Fig.7に は,√21×√21-AgのRHEEDパ ターンと STM像を示 す 。 これ らの 観 察 か ら,低 温 基 板 へ の 蒸 着 にもかかわらず,長 距離秩序がよく形成されていること が わ か る。Fig.4(b)とFig.5で 述 べ た よ う に,室 温 の√3 ×√3-Ag表 面 上 にAgを 蒸 着 し て も,3次 元Ag微 結 晶が形成されるだけで表面超構造の変化は見られなかっ た が,250K以下 の 低 温 に 維 持 し た√3×√3-Ag表 面上 で は,蒸 着 され たAg原 子 の 表 面 拡 散 が 抑 え られ て√21 ×√21-Ag超 構 造 が 形 成 され るの で あ る 。Auの場 合 に は,表 面 拡 散 が ず っ と し に く い の で,室 温 に お い て √ 21×√21-(Ag+Au)超 構造 が形成 され る。 どち らの場 合 も,約0.15MLの 蒸着量で√21×√21超構造が完成 し,STM観察 とRHEEDロッキ ン グ 曲 線 の 測 定 によ る と,両 者 は ほ とん ど 同 じ原 子 配 列 を して い る ら しい 。 これ らの√21×√21構造の出現に対応 して,Fig.6(a) (b)と も に電 気 伝 導度 が著 し く増 大 して い る のが わ か る 。 蒸 着量 が約0.3MLを越 える と√21×21構造 は消 え て√3×√3構造 に 戻 る が,そ のRHEED超格 子 ス ポ ッ ト 間 の相 対 強 度 比 が 最 初 の√3×√3-Ag造 とは 異 な る の で,周 期 性 は 同 じ で も原 子 配 列 の 異 な る別 の√3×√3 超構 造 が 形 成 され て い る(Au蒸着 の 場 合,√3×√3-(Ag +Au)と記 す)。√21×√21造が 消滅 して この√3× √3構造 が現 れ る と,電 気伝導度 は急 激に減少 し,そ の 後,蒸 着 量 の増 加 と と もに ゆ っ く り と増 加 して い く。 実 は,AuやAgの 代 わ りにCuを 吸 着 させ て も同 様 の√21 ×√21超構造が形成 され,電 気伝導度も同様に急増し, しか も原 子 配 列 構 造 も類 似 して い る こ とを 見 い だ して い †現所属 理 化 学 研 究 所 半 導 体 工 学 研 究 室〓351-0106埼 玉 県 和 光 市広 沢2-1 ††現所属 日本電 気株式会 社ULSIデバ イス開 発研究所 〓229-1134神 奈 川 県 相 模 原 市 下 九 沢1120 †††現所 属 理 化 学 研 究 所 表 面 界 面 工 学 研 究 室〓351-0106 埼 玉 県 和 光 市 広 沢2-1 57