Preparation and Stability of Silyl Adlayers on 2×1-Reconstructed and Modified Si(100) Surfaces

Saturation-coverage silyl, $-SiH_3(a)$, overlayers were prepared from $Si_2H_6$ adsorption on three comparative surfaces: clean unmodified; D-precovered; and atomically roughened Si(100). Together with its precursor-mediated adsorption behavior, the surface reactivity of $Si_2H_6$ was found to be the highest on the unmodified Si(100)-$2{\times}1$ surface. This was correlated with its dissociative adsorption mechanism, in which both the $H_3Si-SiH_3$ bond scission and the dual surface $Si-SiH_3(a)$ bond formation require a surface dangling bond 'pair'. The unusually high thermal stability of $-SiH_3(a)$ on the unmodified surface was ascribed to a nearly close-packed $-SiH_3(a)$ coverage of ${\sim}0.9$ monolayer and the consequent lack of dangling bonds on the silyl-packed surface.

Si(100)-2×1 표면과 개질된 Si(100) 표면 상에서 실릴 (Silyl) 흡착충의 형성과 안정성

깨끗한 Si(100)-$2{\times}1$, D를 먼저 흡착시킨 Si(100)-$2{\times}1$, 그리고 이온 빔에 의해 원자 수준으로 거칠어진 Si(100) 등의 세 가지 표면에 각각 $Si_2H_6$의 흡착시켜 포화 실릴($-SiH_3(a)$) 흡착층을 형성시키고 실험적으로 비교 고찰하였다 전구체 흡착 거동(기작)과 함께 $Si_2H_6$의 표면 분해(화학)흡착 반응성은 개질을 시켜주지 않은 깨끗한 Si(100)-$2{\times}l$ 표면에서 가장 크게 나타났다. 이 결과는 화학흡착 반응 즉, $H_3Si-SiH_3$ 결합 분해와 두 개의 Si-$SiH_6(a)$ 표면결합 형성이 표면의 Dangling Bond Pair 상에서 동시적으로(Concertedly) 일어나는 $Si_2H_6$의 분해흡착 기작으로 설명될 수 있었다. 또한 Si(100)-$2{\times}l$ 표면에 흡착된 $-SiH_3(a)$의 매우 논은 열적 안정성은 ${\sim}0.9\;ML$나 되는 표면 덮힘도와 함께 실릴기로 조밀하게 흡착된 표면에 Dangling Bond가 존재하지 않는 것에 의한 것으로 밝혀졌다.