EC-STM Studies on Electrochemical Preparation of Si(111)-H Surfaces

Electrochemical scanning tunneling microscopy was employed to study the evolution of surface morphology during electrochemical preparation of Si(111)-H from Si(111) oxide. Anodic dark current of cyclic voltammogram in 0.2M $NH_4F$ solution (pH 4.7) decreased as the number of cycles increased and remained nearly constant after the second cycle. Then, the Si(111) oxide was entirely stripped, which was followed by H termination on the Si(111) surface. Hydrides at kink and step sites were etched more rapidly than on the terrace, which remained triangle pits with [112] oriented steps where existed stable monohydride. Then, triangle pits deepened. During chronomamperometry at 0.4V anodic dark current shoulder appeared and decreased slowly, indicated the stripping of Si(111) oxide and the formation of stable (112) oriented steps with monohydride. Additionally, the etching mechanism of Si(111)-H in 0.2M $NH_4F(pH 4.7)$ solution at +0.4V was discussed.

Si(111)-H 표면의 전기화학적 제조에 관한 전기화학적 주사터널링현미경법 연구

묽은 불산용액에서 Si(111) 산화막 (SiOx) 표면을 전기화학적으로 에칭할 때 생성되는 Si(111)-H 표면변화를 전기화학적 주사터널링현미경을 사용하여 조사하였다. pH가 4.7인 0.2M $NH_4F$ 용액에서 순환전압전류곡선은 순환 횟수가 증가할수록 양극 암전류가 감소하였고 두 번 이상 순환한 시료의 암전류는 일정한 형태의 전압전류곡선을 나타냈다. 이때 표면은 모든 SiOx층이 벗겨져 수소말단화된 구조를 가졌으며, 그 이후 순환에서는 생성된 Si(111)-H 표면의 이중 수소결합이 없어지는 step-flow반응이 일어나, 표면이 단일수소결합을 가지는 [112]모서리의 안정한 삼각형 모양을 나타냈으며 또한 생성된 삼각형 흠의 깊이가 점차 깊어졌다. 일정전압법에서는 초기에 큰 양극 암전류 최고 값을 나타낸 후, 시간에 따라 양극 암전류가 감소하였다. 양극 암전류 최고 값 후. 표면의 모든 SiOx가 벗겨졌으며 이후 양극 암전류는 작은 값을 띠면 조금씩 더 낮아졌다. 이 낮아지는 양극 암전류 역시 이중수소 결합의 step-How반응에 안정한 단일수소결합의 [112]모서리 생성에 의해 나타난다. pH 4.7인 0.2M $NH_4F$용액중의 Si(111)-H표면에 +0.4V를 가할 때 진행되는 에칭반응의 메커니즘에 관해서 논하였다.