형성한다면 (그림 11(c) 참조) STM 이미지에서 그 크기는 서로 다르게 나타 날 것이다. 또 silyl 기가 Si dimer 원자와 결합을 한다면 H 원자가 다른 dimer 원자와 결합을 이룰텐데 (그림 11(b) 참조) STM을 통해 H 원자의 이 미지를 관찰한다는 것은 H 원자 크기로 보아 불가능하다고 여겨진다. 따라서 그림 45의 (c)와 (d)의 이미지는 그림 11의 (c)와 같은 반응에 의해 나타난 이미지로 유추할 수 있고 그 형태를 각각 그림으로 나타내었다. STM 이미 지만으로 명확한 흡착 상태를 규명할 수는 없지만 [2+2]고리화 첨가반응에 의해 나타난 이미지가 주되게 관찰되는 것으로 보아 깨끗한 Si(001)2×1 표면 위에서의 SDC의 흡착은 주로 [2+2]고리화 첨가반응에 의해 이루어지는 것으 로 예측된다.
그림 46은 깨끗한 Si(001)2×1 표면 위에 SDC의 노출량을 증가시키면서 측
layer)성분이 그대로 존재하는 것으로 보아 dimer의 형태가 유지되고 있음을 알 수 있는데 LEED 무늬에서 2×1 구조를 확인하였다.
그림 48은 SDC 분자의 포화 흡착 상태에서의 C 1s 핵심부 준위 스펙트럼 이다. 광원의 에너지는 340 eV, 방출각 0°가 그림 48(a), 60°가 (b)이다. C 1s 의 스펙트럼에서 흰 원이 측정치이고 두꺼운 실선은 C1 성분, 얇은 실선은 C2 성분, 점선은 C3 성분은 나타낸다. 그리고 측정치와 겹쳐지는 실선이 각 성분의 합을 나타내는 fitting 결과이다.
전기 음성도에 근거하여 C1 성분은 HC-Si3에 의한 것으로, 높은 결속 에 너지 (낮은 운동 에너지)에서 나타나는 C2 성분은 HC-Si2에 의한 것으로 여 겨진다. 방출각 60°의 스펙트럼에서 나타나는 C3 성분은 그 근거가 명확하지
않지만 오염 또는 [2+2]고리화 첨가반응이 아닌 다른 반응에 의한 성분으로 생각된다. C1과 C2의 세기를 고려해 봐도 [2+2]고리화 첨가반응이 아닌 다른 반응에 의한 성분이 존재할 것으로 유추되는데 그것은 좀 더 최상층에 있을 것으로 예상되어지는 C1의 성분이 표면 민감한 방출각으로 측정했을 때 증 가하는 정도가 그리 크지 않기 때문이다.
SDC 분자의 흡착이 [2+2]고리화 첨가반응이라고 했을 때 Si 2p와 C 1s의 스펙트럼의 fitting 결과가 정확히 일치하지는 않았지만 STM 이미지로 보아 서는 주된 반응이 [2+2]고리화 첨가반응이라고 생각된다.
그림 49는 포화 흡착 상태(a)의 LEED 무늬와 기질 온도 400 °C (b), 600
°C (c)에서 각각 측정한 LEED 무늬이다. SDC의 흡착은 앞에서도 언급했듯 이 Si dimer 구조를 그대로 유지하여 깨끗한 2×1 구조를 나타내고 온도가 증가함에 따라 Si dimer 구조가 깨져 400 °C에서는 1×1에 가까운 회절 무늬 를 나타낸다. 그리고 대부분의 분자들이 탈착한 후인 600 °C에서는 뚜렷하지 는 않지만 2×2 구조와 비슷한 회절 무늬가 관찰되었다.
기질 온도를 증가하면서 측정한 TDS 결과를 그림 50에 나타내었다. C 1s 의 XPS 세기 변화를 살펴보면 280-450 °C 에서 급격하게 C 1s peak의 세기 가 감소하는 것을 알 수 있는데 TDS에서 보듯이 310 °C 부분에서 탈착 분 자의 최대 peak가 나타난다. 26, 27, 28 amu는 ethylene 분자의 토막 이온에 해당하는 분자량이다. 또한 H 원자의 탈착은 alcohol의 경우와는 달리 ethylene 분자의 탈착이 일어난 후에도 비교적 많은 양의 탈착이 일어난다.
TDS 결과에서 다른 분자는 관찰되지 않고 오직 ethylene 분자만이 관찰되 는 것은 SDC 분자가 흡착되었을 때 고리 형태를 유지하였다고 추측되는데 그림 11(c)와 같이 silyl (-SiH3) 기와 고리 형태의 분자 (-CHSi2H4C2H2) 사 이에 해리반응이 일어나 흡착했다면 ethylene 분자의 탈착이 설명된다. 그러 나 STM 이미지와 마찬가지로 TDS 결과에서도 SDC 분자의 흡착 메커니즘 이나 탈착 메커니즘을 정확히 해석하기에는 어려운 부분이 있다.
그림 51과 그림 52는 온도 증가에 따른 Si 2p 핵심부 준위 스펙트럼의 변 화이다. 광원의 에너지는 135 eV를 선택했고 그림 51은 방출각 0°에서 측정 한 것이고 그림 52는 표면에 민감한 방출각 60°에서 측정한 결과들이다. 스펙 트럼을 구성하는 각 성분들의 증감 경향을 보기 위해 각 온도별 스펙트럼에 서 깨끗한 Si(001)2×1 표면의 스펙트럼을 뺀 결과들을 오른쪽에 함께 나타내 었다. 온도 증가에 따른 Si 2p 스펙트럼의 변화는 스펙트럼을 구성하는 성분 들이 Si과 C 원자가 전부이므로 스펙트럼을 fitting 하는 데 많은 어려움이 있다. Si 2p 스펙트럼을 자세히 fitting 하는 것은 무리라 생각되고 다른 표면 분석 방법을 사용하여 그 결과와 비교하여 해석해 볼 계획이다.