RHEEDÑ ÷ SIMS õ u § T “ Ó Þ” X ¢ Si(100) 2 × 1 → c(4 × 4)  Œ ºV ê s ¹ ÅT Ž ì ŏ Œ

RHEEDÑ ÷ SIMS õ u § T  “ Ó Þ” X ¢ Si(100) 2 × 1 → c(4 × 4)  Œ ºV ê s ¹ ÅT  Ž ì ŏ Œ



™ »ò 6 B£ Ó ·  ™ »? + Ö < ·  ™ »* å ¬ £ ^∗ · ~ ç ¡) o ?  ^†

ƒ 

[ j@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , " é ¶ Å Ò 220-710 (2003¸   1 Z 4 27{ 9  ~ à Î6 £ §)

Si(100) ³ ð€  s  2 × 1\ " f c(4 × 4)– Ð_  ½ ¨› ¸ © œ„  s  { 9 # Q
  H ³ ð€   “ : r • ¸ü < ò ø ͙ è_  ´ òõ \  ¦ › ¸ 

l  0 A # Œ, ³ ð€   ì  r$ 3   © œu “   RHEED x 9  SIMS  © œu – Ð z  ´+ « > % i  . œ í“ ¦”  / B N6   x chamber 5 Å q \  ¿ º



© œu \  ¦ 1 l x r \  [ O u  “ ¦, \  9 E $ ™(C

2

H

4

) l ^ ‰\  ¦ r « Ñ ³ ð€   0 A\  Í Ò 9×  ¦ à º e ”   H l ^ ‰ ì  r   © œu \  ¦  Ò

‚

Ã Ì % i  . œ í“ ¦”  / B N \ " f Si(100)`  ¦ 1000

^◦

C – Ð Ã º ì  rç ß – \ P  # Œ 2 × 1 ½ ¨› ¸– Ð  ) a r « Ñ\  650

^◦

C \ 

"

f 60 L(Langmuir)_  \  9 E $ ™ l ^ ‰\  ¦ ì  r   “ ¦, 50 ì  rç ß – Ä »t  Ê ê  © œ“ : r \ " f RHEED J ‡  `  ¦ › ' a¹ 1 Ï # Œ c(4 ×4) ½ ¨› ¸ © œ„  s \  ¦ S X ‰ “   % i  . Õ ªo “ ¦  r  Ø  æì  rô  Ç pumping Ê ê\   © œ“ : r \ " f SIMS\  ¦ s 6   x # Œ r 

«

Ñ ³ ð€  _  $ í ì  r`  ¦ ì  r$ 3 ô  Ç   õ  ò ø ͙ è" é ¶   ³ ð€     H % ƒ\  p | ¾ Ó Ÿ í† < Ê÷ &# Q e ”   H  כ `  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  .

PACS numbers: 82.80.Ms, 68.35.Rh, 61.14.Hg

Keywords: ì ø Í “ ¦5 Å q„    r] X , s  s “ : r| 9 | ¾ Óì  r$ 3 , ½ ¨› ¸ © œ„  s , Si(100), c(4×4)

I. " e  ] Ø

“

¦^ ‰³ ð€   ‰ & ³ © œ\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨  H œ í“ ¦”  / B N l Õ ü t x 9  ì  r$ 3 



© œq _  µ 1 τ  Ü ¼– Ð / å L5 Å q y  ”  „   >  ÷ &% 3  . 2 " é ¶& h “   ³ ð

€ 

‰ & ³ © œ“ É r 3 " é ¶& h “   ? / ҉ & ³ © œÜ ¼– Ѝ  H [ O " î ½ + É Ã º \ O   H D h

–

Ðî  r Ó ü t o & h ,  o† < Æ& h  : £ ¤$ í `  ¦ t “ ¦ e ”  . s  Qô  Ç ‰ & ³ © œ

`

 ¦ s K  l  0 AK " f  H “ ¦^ ‰³ ð€  _   o† < Æ& h  › ¸$ í , " é ¶  C 

\ P

 x 9  „   ½ ¨› ¸ 1 p x \  @ /ô  Ç t d ” s  € 9 כ ¹  .

³

ð€  \  › ' aº   ) a # Œ Q t  ‰ & ³ © œ`  ¦ s K  l  0 AK " f



 H ³ ð€  " é ¶  [ þ t_   © œ@ /& h  0 Au  x 9  / B Nç ß –& h  C \ P , Õ ªo “ ¦

½

¨$ í $ í ì  r`  ¦ · ú ˜ ? /  H  כ s  ×  æ כ ¹  . ³ ð€  `  ¦ › ' a¹ 1 Ï   H

#

Œ Q t   © œq  ×  æ „   ‚  `  ¦ “ ¦^ ‰ ³ ð€  \  { 9  r v   H RHEED(Reflection High-Energy Electron Diffraction)Z O 

“ É

r   © œs   ú ª“ É r “ ¦\  -t  „   ‚  `  ¦ ³ ð€  \   Å Ò ± ú “ É r y Œ •

•

¸– Ð { 9  r &  ³ ð€  ½ ¨› ¸\  ¦ › ' a¹ 1 Ï   H ì  r$ 3   © œq s l  M :ë  H

\

 Z  }“ É r ì  r K 0 p x õ  ‚  " î ô  Ç  © œ`  ¦ › ' a¹ 1 Ͻ + É Ã º e ” “ ¦,  r] X  ì ø Í

&

h _  — ¸€ ª œõ  µ 1 ßl     o\  ¦ s 6   x # Œ ³ ð€   0 A\  3 " é ¶ Ü ¼– Ð

$ í

 © œô  Ç p [ j   & ñ _  › ' a8 £ ¤ • ¸ 0 p x   [1]. Õ ªo “ ¦ s “ : r`  ¦ s

6   xô  Ç ì  r$ 3 Z O “   SIMS(Secondary Ion Mass Spectrome- try)  H 1  s “ : r‚  (primary ion beam)`  ¦ r « ѳ ð€  \  { 9 



r &  r « і РÒ' 
š ¸  H # Œ Q t  Ó ü t| 9  ×  æ \ " f 2  s

“ : r(secondary ion)_  " é ¶ ™ è\  ¦  Ž Ø  ¦ # Œ, ppm ∼ ppb_  Z

 }“ É r ì  r K 0 p x Ü ¼– Ð & ñ $ í ì  r$ 3  x 9  & ñ | ¾ Óì  r$ 3 , Õ ªo “ ¦ U  ·s  ~ ½ Ó

†

¾ Ó ì  r$ 3 s  0 p x   [2].

∗

‰ & ³F  ‰ & ³@ / LCD   H Á º

†

E-mail: [email protected]

† <

ÆÕ ü t& h Ü ¼– Ð
 í ß –\ O & h Ü ¼– Ð ×  æ כ ¹ô  Ç Si(100)\ " f c(4 × 4)

½

¨› ¸ © œ„  s \  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨  H s p  # Œ Q ƒ  ½ ¨ [ þ t \  _ K 



€ ª œô  Ç s  : r& h  — ¸4 S qõ  z  ´+ « >& h  ~ ½ ÓZ O `  ¦ : Ÿ x # Œ ' Ÿ K 4 R M ® o



. z  ´o – B H s ½ + Ë^ ‰\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨  H Pandey_  s  : r& h  \ V 8

£

¤`  ¦ r  Œ •Ü ¼– Ð s ½ + Ë^ ‰_  C \ P õ  í  H à ºô  Ç z  ´o – B H l ó ø Í\ 

”

> r F    H   † < Ê(defects)\  l œ í # Œ ] jî ß –÷ &# Q4 R M ® o   [3].

Wang õ  1 l x « Ñ[ þ t“ É r LEED ƒ  ½ ¨\  ¦ l œ í– Ð # Œ c(4 × 4) ½ ¨

›

¸\  ¦ missing dimer defects_  C \ P – РÒ' 
š ¸  H à º& ñ

 )

a π-bond   † < Ê — ¸4 S q– Ð ] jî ß –Ù þ ¡“ ¦ [4], Uhrbergü < 1 l x « Ñ[ þ t

“

É r STM õ  „  ^ ‰ \  -t  > í ß –_  ' Í   P : " é ¶ o \  ¦ s 6   x K  ad-dimer, mixed ad-dimer model`  ¦ ] jî ß – l • ¸ Ù þ ¡  [5].

þ

j  H Goryachko ü < 1 l x « Ñ[ þ t“ É r mixed ad-dimer\  ¦ [ O " î  l

 0 AK  STM`  ¦ s 6   xô  Ç c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„  s _  lowered symmetry\  ¦ ] jî ß – % i   [6]. Õ ª Q
 Si(100) c(4 × 4) ½ ¨

›

¸ © œ„  s \  @ /ô  Ç & ñ S X ‰ô  Ç " é ¶ “  “ É r  f ”  µ 1 ß) €t t  · ú §“ ¦ e ” 



. þ j  H \  ´ ú §“ É r ƒ  ½ ¨ [ þ t s  c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„  s \  ¦ { 9 Ü ¼ v

“ ¦ e ”   H Å Òכ ¹ " é ¶ “  `  ¦ ½ ©" î  9“ ¦ ” ¸§ 4  “ ¦ e ” Ü ¼
,  

€

ª œô  Ç z  ´+ « > © œq ü < # Œ Q ¨ 8 Š ⠛ ¸| Ü ¼– Ð “  K " f { 9 › ' a ÷ &“ ¦ S X ‰ z 

´y   Ž 7 £ x ) a z  ´+ « >  õ   H % 3 l  j Ë µŽ  H  © œI s  .

Ã

º™ è Ô  ¦í  HÓ ü t \  _ ô  Ç % ò † ¾ Ós  “ ¦ Šҁ © œ   H Uhrberg, Ide, Õ ªo “ ¦ Kato1 p x“ É r €  $  chamber ? /_  à º™ è ì  r0 A l

\ " f z  ´o – B H r « Ñ\  ¦ \ P  €   Si(100) 2 × 1 buckled dimer ½ ¨› ¸ ÷ &“ ¦, s \  ¦  r  { 9 & ñ “ : r • ¸ t  \ P  €   c(4 × 4)½ ¨› ¸– Ð  Ÿ ÷ ¶    H  כ `  ¦ S X ‰ “   % i   [5,7,8].

ô 

Ǽ # , ò ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t \  _ ô  Ç % ò † ¾ Ós  “ ¦ Šҁ © œ   H ƒ  ½ ¨



[ þ t`  ¦ ˜ Ѐ  , Takaokaü < 1 l x « Ñ[ þ t“ É r LEED\  ¦ : Ÿ x K  ½ ¨› ¸ © œ

-137-

„ 

s  580 ∼ 680

^◦

C \ " f coverage €  • 0.2 ML(Mono- layer) { 9  M : ¸ ú ˜
 z Œ ™`  ¦ S X ‰ “   % i “ ¦ [9], Kosugiü < Õ ª 1 l x

«

Ñ[ þ t“ É r 600 L(1 Langmuir : 1 × 10

⁻⁶

Torr \ " f 1œ í 1 l xî ß – _  ” ¸Ø  ¦ \  K { © œ÷ &  H € ª œ)_  \  9 E $ ™`  ¦ Å Ò{ 9 ô  Ç Ê ê XPD(X- ray Photoelectron Diffraction) ü < SSC(Single Scattering Cluster) Simulation`  ¦ : Ÿ x K  ½ ¨› ¸ © œ„  s  { 9 # Q
  H  כ s

 x 9 | 9  ) a Si

1−x

C

x

 o½ + ËÓ ü t \  l “  ô  Ç  כ e ” `  ¦ µ 1 ß+ À I“ ¦ [10], Ikeda ü < 1 l x « Ñ[ þ t“ É r STM`  ¦ : Ÿ x # Œ ½ ¨› ¸ © œ„  s \ " f ³ ð€  

“

: r • ¸ü < \  9 E $ ™ Å Ò{ 9 | ¾ Ó\  @ /ô  Ç › ' a > \  ¦ S X ‰ “   % i   [11].

Õ

ªo “ ¦ Simonõ  Stoffel“ É r 600

^◦

C \ " f \  9 E $ ™`  ¦ Å Ò{ 9  

#

Œ coverage 0.25 ML(8> h_  c(4 × 4) l ‘ : r ! s q î ß –\  ò ø ͙ è

"

é

¶   2> h){ 9  M : ½ ¨› ¸ © œ„  s \  ¦ S X ‰ “   % i   [12,13].

s

 Qô  Ç z  ´+ « >\ " f · ú ˜ à º e ”   H  כ “ É r c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„   s

 { 9 # Q
l  0 AK " f  H Z  }“ É r “ : r • ¸\ " f L :  F Mô  Ç Si(100) 2 × 1 ½ ¨› ¸\  ¦ ë ß –× ¼  H õ & ñ `  ¦ € 9 כ ¹– Ð “ ¦, Si(100) 2 × 1

½

¨› ¸  H ˜ Ð: Ÿ x buckled dimer ½ ¨› ¸\ " f 2 × 2, c(4 × 2), c(4 × 4)ü < ° ú  “ É r F ½ ¨› ¸ ¸ ú ˜ { 9 # Qè ß –   H  כ s  .

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H œ í“ ¦”  / B N \ " f RHEEDü < SIMS\  ¦ s 6   x

# Œ Si(100)`  ¦ 1000

^◦

C – Ð \ P  # Œ 2×1 ½ ¨› ¸– Ð  ) a r « Ñ

³

ð€  \  650

^◦

C \ " f \  9 E $ ™ l ^ ‰\  ¦ 60L ì  r   “ ¦ 50ì  r ç

ß – Ä »t  Ê ê  © œ“ : r \ " f c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„  s \  ¦ S X ‰ “   “ ¦, r 

«

Ñ ³ ð€  `  ¦ ì  r$ 3  # Œ ò ø ͙ è " é ¶  \  ¦ › ' a¹ 1 Ï % i  .

II. ÷ m Ç ] M ö

r

« Ñ ³ ð€  _  ½ ¨› ¸ü < ½ ¨$ í $ í ì  r`  ¦ 1 l x r \  ì  r$ 3  l  0 A

# Œ œ í“ ¦”  / B N6   x chamber \  RHEEDü < SIMS\  ¦ ½ ¨$ í 

%

i “ ¦, \  9 E $ ™ l ^ ‰\  ¦ r « Ñ ³ ð€  \  Í Ò 9Å Òl  0 Aô  Ç l ^ ‰ ì

 r   © œu \  ¦ ] j Œ • # Œ  © œ‚ Ã Ì % i  . ¢ ¸ô  Ç, c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ

„ 

s _     o\  ¦ S X ‰ “   “ ¦, ¿ º  © œq \  ¦ 1 l x r \  8 £ ¤& ñ 0 p x

• ¸2 Ÿ ¤ manipulator\  ¦ > h› ¸ “ ¦ r « Ñ\  ¦ \ P ½ + É Ã º e ”   H heater\  ¦  © œ‚ Ã Ì % i  .



© œq \  ¦ œ í“ ¦”  / B N6   x Ü ¼– Ð ë ß –[ þ t l  0 A # Œ – Ð' o  * 3  á

Ô(rotary pump), ' ˜ Ð ì  r   * 3 á Ô(turbo molecular pump), Õ ªo “ ¦ s “ : r * 3 á Ô(ion pump)\  ¦ s 6   x % i  . Õ ª o

“ ¦ main chamberü < load lock chamber > s à Ô ì Á š Ú

Ô(gate valve)– Ð ƒ    ÷ &# Q e ” “ ¦, r « Ñ_  s 1 l x`  ¦ 0 A # Œ magnetic transfer device   © œ‚ à Ì÷ &# Q e ”  . 6   x l  ? / Ò

#

4 Ü ¼– РÒ'  l ^ ‰ ~ ½ ÓØ  ¦`  ¦ þ j™ è o l  0 A # Œ 6   x l  ? / Ò

\

 ¦ electron polishing % i “ ¦, 6   x l \  ¦ * 3 á Ô  Œ •1 l x ×  æ \ • ¸ 300

^◦

C  t  baking½ + É Ã º e ” • ¸2 Ÿ ¤ % i  . Main cham- ber  H RHEED x 9  SIMS  © œq ü < s “ : r gauge, Õ ªo “ ¦ r 

«

Ñ_  0 Au  › ¸] X `  ¦ 0 Aô  Ç manipulator– Ð ½ ¨$ í ÷ &# Q e ”  .

RHEED  © œq   H Vieetech  _  30 keV RHEED 8 ú x õ  30 keV „  " é ¶ / B N/ å L l – Ð ½ ¨$ í ÷ &“ ¦,  r] X  J ‡  `  ¦ S X ‰ “   l  0

Aô  Ç 8

⁰⁰

+ þ AF  g screen s  ”  / B N chamber \  ½ ¨$ í ÷ &# Q e ”  .

RHEED 8 ú x_  c ”  ß ¼l   H f ”  â s  90 µms “ ¦, ¼ # † ¾ ӝ ï{ 9 \  _ K  + þ AF  g screen \ " f „   ‚  s   © œ  ý aÄ º ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð ¹ ¡ § f ”

{ 9  à º e ”  . 5 Å q„  · ú š_  # 3 0 A  H 5 ∼30 keV s  9 s \ 



 É r emission „  À Ӎ  H 10 ∼60 µAs  . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H q 

“

§& h  µ 1 ߓ ¦ \ Vo ô  Ç  © œ`  ¦ % 3 l  0 A # Œ 25 keV, 50 µA# 3 0 A

\

" f z  ´+ « >`  ¦ ' Ÿ  % i  .

¢

¸ô  Ç, SIMS  © œq   H Anelva  _  5 keV s “ : r 8 ú x`  ¦ cham- ber  © œé ß – e  ¦ ½ ™t \   © œ‚ Ã Ì # Œ s “ : r 8 ú x › ¸] X l \  ƒ     

#

Œ  6   x % i “ ¦, s “ : r 8 ú x“ É r Ar l ^ ‰ Å Ò{ 9 `  ¦ 0 AK  1/4

⁰⁰

SUS(stainless)  s á Ô l ^ ‰_  € ª œ`  ¦ p ™ è › ¸] X ½ + É Ã º e ”

  H œ í“ ¦”  / B N6   x variable leak valve\  ¦ : Ÿ x # Œ ƒ    ÷ &

%

3  . 5 Å q„  · ú š“ É r 0.1 ∼5 keV  t  › ¸] X  0 p x “ ¦ emis- sion „  À Ӎ  H 0 ∼30 mA– Ð › ¸] X  ) a  . s “ : r „  À Ӎ  H 5µA s 

s “ ¦, s “ : r „  À Ó x 9 • ¸  H 200 µA/cm

²

s  s  . Õ ªo 

“

¦ Å Ò  Å Ò à º  H x» ¡ ¤“ É r 15 kHz, y» ¡ ¤“ É r 500 Hz, ¼ # † ¾ Ó Å

Ò  ; Ÿ ¤“ É r 10 × 10 mms  . r « Ñ_  „  À Ó 8 £ ¤& ñ # 3 0 A  H 10

⁻⁸

∼10

⁻⁴

A s “ ¦, + þ AF  gó ø Í`  ¦ s 6   x # Œ 8 £ ¤& ñ ô  Ç c ”  ß ¼l 



 H f ”  â 1 × 10 mm t  › ¸] X s  0 p x  . Õ ªo “ ¦ | 9 | ¾ Ó ì

 r$ 3  © œu – Ð Leda-Mass _  ï ß –À Ó l ^ ‰ ì  r$ 3 l (Residual Gas Analyser ; RGA)\  ¦ chamber  © œé ß – Ê ê€   e  ¦ ½ ™t \   © œ

‚

Ã Ì % i   H X <, s   H | 9 | ¾ Ó\    É r · ú š§ 4 _  peak\  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H ( Ž

É Ó'  á Ԗ ÐÕ ªÏ þ ›(RGA for windows v2.36)õ  ƒ    ÷ &# Q e ”

 . à ºf ”   © œ~ ½ Ó\  [ O u   ) a s “ : r 8 ú x \ " f 30

^◦

y Œ •• ¸– Ð RGA

 [ O u ÷ &# Q e ”  . \  -t  4 keV“   Ar

⁺

s “ : r`  ¦ Si r 

«

Ñ_  ³ ð€  \  Ø  æ[  t r ~  ´ M :\  z  ´o – B H ³ ð€  _  sputtering à º Ö

 ¦ õ  RGA_   Ž Ø  ¦ ´ òÖ  ¦`  ¦ Z  } s l  0 A # Œ z  ´o – B H r « Ñ\  ¦ Ã

ºf ” ~ ½ ӆ ¾ Óõ  15

^◦

y Œ •• ¸– Ð RGA A á ¤ Ü ¼– Ð l Ö  ¦% i  .

RHEED ü < SIMS\  ¦ 1 l x r \  8 £ ¤& ñ l  0 AK " f manipu- lator_  > h› ¸ x 9  ] j Œ •s  € 9 כ ¹ % i  . r « Ñ_  x, y, z» ¡ ¤ s  1

l

x`  ¦ 0 A # Œ manipulator\  ¦  © œ‚ Ã Ì % i   H X < RHEED 8 £ ¤& ñ r

 r « Ñ_  ~ ½ ӆ ¾ Ó\     J ‡  `  ¦ S X ‰ “   l  0 AK " f  H à ºf ” 

»

¡

¤`  ¦ l ï  r Ü ¼– Ð  r„  s  0 p x K   “ ¦, SIMS_  { 9  y Œ •

`

 ¦ › ¸] X  l  0 AK " f  H à º¨ î » ¡ ¤`  ¦ l ï  r Ü ¼– Ð  r„  s  0 p x K

 ô  Ç . ‘ : r ƒ  ½ ¨\   6   x ) a  © œq   H à ºf ” `  ¦ » ¡ ¤ Ü ¼– Ð 90

^◦

s

 © œ  r„   “ ¦ à º¨ î `  ¦ » ¡ ¤ Ü ¼– Ð 180

^◦

s  © œ  r„   • ¸2 Ÿ ¤ ro- tary/linear motion device ü < motion gearbox\  ¦ manipu- lator \  Æ Ò  © œ‚ Ã Ì % i  .

¢

¸ô  Ç, manipulator\   H heater ü < „  " é ¶ / B N/ å L  © œu \  ¦ ƒ  

 

   H feedthrough ü < r « Ñ ³ ð€   “ : r • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 A 

#

Œ K-type thermocouples   © œ‚ à Ì÷ &# Q e ”  . r « Ñ_  \ P 

“

É r Mo – Ð molding ÷ &# Q e ” # Q Ô  ¦í  HÓ ü t s 
š ¸t  · ú §“ ¦, œ í“ ¦

”

 / B N r Û ¼% 7 ›\ " f 1200

^◦

C  t  \ P s  0 p xô  Ç ] X 8 ú ¤~ ½ Ód ”  _

 heater\  ¦  6   x % i  .

l

^ ‰ ì  r   © œu   H main chamber 8 £ ¤€  _  2.75

⁰⁰

e  ¦ ½ ™t 

\

  © œ‚ Ã Ì • ¸2 Ÿ ¤ ] j Œ •÷ &% 3   H X <, ”  / B N chamber ? / ҍ  H 1/8

⁰⁰

SUS  s á Ԗ Ð r « Ñ ³ ð€   0 A\  f ” ] X  ì  r  ÷ &• ¸2 Ÿ ¤ ÷ &# Qe ” 

“

¦ ”  / B N chamber µ 1 ړ É r l ^ ‰_  € ª œ`  ¦ p [ j >  › ¸] X ½ + É Ã º e ”

  H œ í“ ¦”  / B N6   x diaphragm ì Á šÚ Ô\  ¦ ƒ     % i  .

z 

´+ « >\   6   x ) a r « э  H V , s  15 × 15 mm, ¿ ºa  200 µm, Õ

ªo “ ¦ q $ † ½ Ó Ω ≤ 1 “   Si(100)`  ¦  6   x % i  . Õ ªo “ ¦ L :

 F

Mô  Ç ³ ð€  `  ¦ ë ß –[ þ t l  0 AK   [ j— : r, B jò ø Í`  ¦, | 9 í ß –(20%), Ô  ¦ í

ß –(5%), Di-water`  ¦ s 6   x # Œ & ñ K ”   í  H " f– Ð  o† < Æ& h  \  g Aõ  œ í6 £ §   [ j' ‘ `  ¦ ì ø Í4 Ÿ ¤ % i  . r « Ñ_  ß ¼l   H heater_ 

´

òÖ  ¦`  ¦ b  # Qä ¼o t  · ú §“ ¦, RHEED J ‡   › ' a¹ 1 Ï # 3 0 A\  5 Å q

€  " f, SIMS_  1  s “ : r ‚   ß ¼l \  ¦ “ ¦ 9 # Œ  Òì  r ì  r$ 3  s

 0 p x • ¸2 Ÿ ¤ 15 × 15 mm\  ¦  6   x % i  .

z 

´+ « > ~ ½ ÓZ O “ É r ½ ¨$ í ô  Ç  © œq – Ð 0 Aü < ° ú  s  ï  r q   ) a z  ´o – B H r

« Ñ\  ¦ ”  / B N • ¸ ∼ 10

⁻¹⁰

Torr \ " f 1000

^◦

C  t  \ P  # Œ Ã

º ì  rç ß – Ä »t  “ ¦,  – Ð 800

^◦

C – Ð ? / 2 ; Ê ê\  “ : r • ¸\  ¦ …  ;…  ; y

  © œ“ : r Ü ¼– Ð ? /o €   L :  F Mô  Ç Si(100) 2 × 1 buckled dimer

½

¨› ¸\  ¦ ë ß –[ þ t à º e ”  . s  M : & ñ S X ‰ô  Ç “ : r • ¸ 8 £ ¤& ñ `  ¦ 0 A # Œ K-type thermocouple õ  Mikron _  M90 F  g† < Æ “ : r • ¸ 8 £ ¤

&

ñ l \  ¦ s 6   x % i  . s X O >  ë ß –[ þ t # Q”   Si(100) 2 × 1 ½ ¨› ¸

\

 ¦  r   © œ“ : r \ " f 650

^◦

C  t  \ P ô  Ç Ê ê RHEED J ‡  

`

 ¦ › ' a¹ 1 Ï % i  . Õ ªo “ ¦ gate valve\  ¦ \ P # Q ”  / B N • ¸ ∼ 10

⁻⁹

Torr – Ð 1r ç ß –1 l xî ß – pumping Ê ê SIMS– Ð r « ѳ ð€  _  ½ ¨$ í

"

é

¶ ™ è\  ¦ ì  r$ 3  % i  .



6 £ §“ É r 0 Aü < 1 l x{ 9 ô  Ç › ¸| \ " f 650

^◦

C  t  \ P ô  Ç Ê ê ò

ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦ r « Ñ\  f ” ] X  Å Ò{ 9  l – Ð % i  . Õ ª Q
 í

 H à º ò ø ͙ èë ß –`  ¦ Å Ò{ 9 ½ + É Ã º \ O Ü ¼Ù ¼– Ð \  9 E $ ™ l ^ ‰\  ¦ s 6   x

% i  . \  9 E $ ™ l ^ ‰\  ¦ ì  r   l  0 A # Œ s “ : r * 3 á Ô\  ¦ ã ¼

“

¦, ' ˜ Ð ì  r   * 3 á Ôë ß – 1 l x # Œ l ^ ‰ ì  r   © œu – Ð \  9 E $ ™ l

^ ‰ 60L\  ¦ r « Ñ 0 A\  Í Ò 2 ; Ê ê 50ì  rç ß – Ä »t  % i  . Õ ª Ê

ê  © œ“ : r Ü ¼– Ð …  ;…  ;y  ? /o “ ¦ s “ : r * 3 á Ô\  ¦ 1 l x # Œ ”  / B N

•

¸ ∼10

⁻¹⁰

Torr \ " f RHEED J ‡  `  ¦ S X ‰ “   % i  . Õ ªo 

“

¦ gate valve\  ¦ \ P # Q ”  / B N • ¸ ∼10

⁻⁹

Torr – Ð 1r ç ß – 1 l xî ß – pumping Ê ê, s \  ¦ SIMS  © œq – Ð r « Ñ ³ ð€  `  ¦ ì  r$ 3  % i 



.

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„  s \  ¦ { 9 Ü ¼v   H ´ ú §“ É r ƒ  ½ ¨\ " f / B N: Ÿ x

&

h “   › ¸| “ É r œ í“ ¦”  / B N \ " f r « Ñ\  ¦ 1000

^◦

C s  © œ \ P  

#

Œ Si(100) 2 × 1 buckled dimer ½ ¨› ¸\  ¦ ë ß –[ þ t “ ¦,  r   © œ

“

: r \ " f 550 ∼ 700

^◦

C  t  \ P ô  Ç Ê ê\  ½ ¨› ¸ © œ„  s 

ë

ß –[ þ t # Q”     H  כ s   [4,14–17].

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H Si(100) c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„  s _  " é ¶ “  s  ò

ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t \  l “  ô  Ç   H  כ `  ¦ › ¸  % i  .   " f { 9 

&

ñ ô  Ç › ¸| \ " f ò ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦ r « Ñ 0 A\  Å Ò{ 9  t  · ú §  H

 â

Ä ºü < \  9 E $ ™ l ^ ‰\  ¦ s 6   x # Œ ò ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦ Å Ò{ 9  # Œ z 

´+ « > % i   H X <, \  9 E $ ™ l ^ ‰\  ¦ ì  r   % i `  ¦ M :\  c(4 × 4)

½

¨› ¸ © œ„  s  { 9 # Qz Œ ™`  ¦ RHEED J ‡  `  ¦ s 6   x # Œ S X ‰ “  

% i  . y Œ •y Œ •_  r « Ñ\  ¦ SIMS – Ð r « Ñ ³ ð€  _  $ í ì  r`  ¦ ì  r

$

3 ô  Ç   õ  c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„  s  { 9 # Qz Œ ¤`  ¦ M :\  r « Ñ ³ ð

€ 

\  ò ø ͙ è Ÿ í† < Ê÷ &# Q e ” 6 £ §`  ¦ S X ‰ “   % i  .

Õ

ªa Ë > 1“ É r \ P  t  · ú §“ ¦  o† < Æ& h  \ g Aë ß – à º' Ÿ ô  Ç  © œI \ 

"

f_  Si(100) 2 × 1 ½ ¨› ¸_  RHEED J ‡  `  ¦ ˜ Ð# Œ ï  r  . Õ ª a Ë

> 2  H r « Ñ\  ¦ 1000

^◦

C  t  \ P  % i    © œ“ : r Ü ¼– Ð ? /



9" f ”  / B N • ¸ ∼ 10

⁻¹⁰

Torr, 5 Å q„  · ú š 25 keV, emission 50 µA \ " f › ' a¹ 1 Ïô  Ç RHEED J ‡  s  . s X O >  ë ß –[ þ t # Q”   r

« Ñ\  ¦  r   © œ“ : r \ " f 650

^◦

C  t  \ P  % i    © œ“ : r Ü

¼– Ð ? / 2 ; Ê ê, RHEED J ‡  `  ¦ › ' a¹ 1 Ïô  Ç   õ  1 l x{ 9  > 
 

z Œ ¤ .  r] X  ì ø Í& h s  Õ ªa Ë > 1_  Si(100) 2 × 1_  l ‘ : r J ‡   õ

 { 9 u † < ÊÜ ¼– Ð c(4 × 4) ½ ¨› ¸  © œ„  s  { 9 # Q
t  · ú §€ Œ ¤6 £ §

`

 ¦ · ú ˜ à º e ” t ë ß –, buckled dimers ½ ¨› ¸– Ð   K   r] X  ì ø Í& h 

Õ

ªa Ë > 1. Si(100) 2 × 1 symmetric dimer [010]~ ½ ӆ ¾ Ó RHEED J ‡  .

Õ

ªa Ë > 2. Si(100) 2×1 buckled dimer [010]~ ½ ӆ ¾ Ó RHEED J

‡  .

Õ

ªa Ë > 3. Si(100) c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„  s  ³ ð€  _  [010]~ ½ ӆ ¾ Ó RHEED J ‡  . š ¸ É rA á ¤  © œé ß –“ É r 0  Laue % ò % i `  ¦ S X ‰ @ /ô  Ç Õ

ªa Ë >.

s

  © œ – Ð U  ´# Q”    כ `  ¦ › ' a¹ 1 Ͻ + É Ã º e ”  . ¢ ¸ô  Ç, s  r « Ñ\  ¦ SIMS – Ð & ñ $ í ì  r$ 3  ô  Ç   õ  Ar, Si_  s “ : r õ  1 l x0 A" é ¶ ™ è x 9 



o½ + ËÓ ü t s   Ž Ø  ¦ ÷ &“ ¦, H

2

O ü < H, O> \ P _  Ô  ¦í  HÓ ü t s   Ž Ø  ¦

÷

&% 3  . s  Qô  Ç Ô  ¦í  HÓ ü t“ É r r « Ñ\  ¦ \ P    H õ & ñ \  » 1 ς à Ì

÷

&# Q ”  / B N chamber ? /\  ” > r F    H  כ Ü ¼– Ð ˜ Г   .   

"

f ò ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t s  \ O   H  © œI \ " f  H c(4 × 4) ½ ¨› ¸  © œ„  s 

 { 9 # Q
t  · ú §6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .



6 £ §“ É r ò ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦ f ” ] X  r « Ñ ³ ð€   0 A\  Å Ò{ 9  # Œ c(4 ×4) ½ ¨› ¸ © œ„  s  { 9 # Q
  H t  · ú ˜ ˜ Ðl – Ð % i   H X <, ò

ø ͙ è\  ¦ f ” ] X  Å Ò{ 9 ½ + É Ã º \ O Ü ¼Ù ¼– Ð ò ø ͙ èü < à º™ è   ½ + ˝ ) a

\

 9 E $ ™ l ^ ‰\  ¦ ì  r   % i  . c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„  s \  ¦ { 9 Ü ¼ v

  H ¿ º   P : z  ´+ « >\ " f 650

^◦

C \ " f \  9 E $ ™`  ¦ ì  r   l  M

:ë  H \  à º™ è  H z  ´o – B H ³ ð€  \   _  % ò † ¾ Ó`  ¦ p u t  · ú §  H



  H ƒ  ½ ¨• ¸ e ”   [18–20].

s

 z  ´+ « >\ " f  H · ú ¡_  z  ´+ « >õ  ° ú  “ É r ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ë ß –[ þ t # Q”   Si(100) 2 × 1 buckled dimer ½ ¨› ¸\  ¦ 650

^◦

C – Ð \ P  

#

Œ \  9 E $ ™ l ^ ‰ 60L\  ¦ r « Ñ ³ ð€   0 A\  Í Òo “ ¦, 50ì  rç ß – Ä

»t  Ê ê  © œ“ : r Ü ¼– Ð ? / 9 1 l x{ 9 ô  Ç ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð RHEED J ‡  

`

 ¦ › ' a¹ 1 Ï % i  . Õ ªa Ë > 3`  ¦ ˜ Ѐ  , š ¸ É rA á ¤ 0 A_  0  Laue % ò

%

i \ " f  o¶ ú ˜³ ð– Ð ½ ¨ì  rô  Ç  כ % ƒ! 3  (00)} Œ •@ /ü < (11)} Œ •@ /   s

\  1/4 _  ×  ¦ Á º] ( " î S X ‰ y 
 
“ ¦ e ”  . s  כ Ü ¼– Ð Si(100) ³ ð€   ½ ¨› ¸ 2 × 1\ " f c(4 × 4)– Ð ½ ¨› ¸  © œ„  s 

{ 9

# Qz Œ ¤6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”   [14,15].

#

Œl \ " f \  9 E $ ™`  ¦ ì  r   “ ¦ 650

^◦

C \ " f 50ì  rç ß – Ä »t  ô 

Ç s Ä »  H à º™ è_  % ò † ¾ Ó`  ¦ þ j@ /ô  Ç ×  ¦ s “ ¦, z  ´o – B H ³ ð€  s 

 © œ Ô  ¦î ß –& ñ ô  Ç  © œI \ " f ò ø ͙ èü <   ½ + Ë # Œ V , “ É r  Òì  r \ " f c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„  s \  ¦ % 3 l  0 AK " fs  . s X O >  c(4 × 4)

½

¨› ¸ © œ„  s  { 9 # Qè ß – r « Ñ\  ¦ ”  / B N • ¸ ∼10

⁻⁹

Torr – Ð 1r  ç

ß – 1 l xî ß – pumping Ê ê SIMS– Ð r « Ñ ³ ð€  _  $ í ì  r`  ¦ ì  r$ 3  ô 

Ç   õ  ½ ¨› ¸ © œ„  s  { 9 # Q
t  · ú §€ Œ ¤`  ¦ M :ü < q “ § €   ò

ø ͙ è Æ Ò– Ð  Ž Ø  ¦ ÷ &  H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ”  . Õ ª Q
   É r

| 9

| ¾ Ó`  ¦ t   H ° ú כ[ þ t • ¸ Õ ª € ª œ\     o\  ¦ › ¸F Km ”  ˜ Ðs   H X <,

Õ

ªa Ë > 4. r ç ß –\    É r ò ø ͙ èü < z  ´o – B H_   Ž Ø  ¦ ÷ &  H

 

 o| ¾ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç SIMS X <s ' .

í

 H à ºô  Ç ò ø ͙ è ”  / B N chamber ? /   É r " é ¶  ü <   ½ + Ë÷ &# Q

 Ž

Ø  ¦ ÷ &  H  כ s  . s  Qô  Ç & h `  ¦ ˜ Ð ¢ - a l  0 A # Œ r ç ß –\ 



  U  ·s  ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð z  ´o – B H õ  ò ø ͙ è_   Ž Ø  ¦ ÷ &  H € ª œ`  ¦ 8 £ ¤

&

ñ % i   H X < Õ ª   õ  Õ ªa Ë > 4ü < ° ú  s 
 z Œ ¤ . z  ´o – B H“ É r r

ç ß –\     { 9 & ñ ô  Ç € ª œ`  ¦ ˜ Ðs   H X <, ò ø ͙ è  H ³ ð€     H % ƒ\ 

"

f  © œ ´ ú §s   Ž Ø  ¦ ÷ &“ ¦ r ç ß –s  t z Œ ™\      Ž Ø  ¦ ÷ &  H € ª œ s

 ×  ¦ # QŽ  H  . s    õ – Ð ì  r" î ò ø ͙ è z  ´o – B H ³ ð€    – Ð



A \  ì  r Ÿ í “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

Monte Carlo simulation — ¸4 S q`  ¦ s 6   xô  Ç TRIM (TRans- port of Ions in Matter) code – Ð Ar

⁺

s “ : r`  ¦ 5 Å q \ 



-t  4 keV, 15

^◦

– Ð { 9   r ~  ´  â Ä º z  ´o – B H r « Ñ 5 Å q \ " f _

 R

_p

(projected range)° ú כ“ É r 79 ˚ A, ∆R

p

(projected strag- gle)° ú כ“ É r 36 ˚ A s  . s  M : E

b

(binding energy)  H 8.83 eV s

“ ¦, E

^d

(displacement energy)  H 25 eV s “ ¦, U

⁰

(surface binding energy)  H 4.7 eV – Ð > í ß – % i  . Õ ªo “ ¦ sputter- ing yield  H { 9  y Œ •s  15

^◦

{ 9   â Ä º 0

^◦

{ 9   â Ä º˜ Ð  €  • 10%

7

£

x ô  Ç  [21].

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f
 è ß –   õ ü < ° ú  s  ò ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t \  _ ô  Ç c(4 ×4) ½ ¨› ¸ © œ„  s \  @ /ô  Ç K $ 3 “ É r ´ ú §“ É r ƒ  ½ ¨ [ þ t s  s  : r

&

h Ü ¼– Е ¸  À ғ ¦ e ”  . €  $  ò ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t_  % ò † ¾ Ós    H

& ñ \ " f N¨orenbergü < 1 l x « Ñ[ þ t s  ] jr ô  Ç missing dimer model`  ¦ ¶ ú ˜( R˜ Ѐ   W 1   P : 8 £ x_  z  ´o – B H " é ¶    o \  ò ø Í

™

è " é ¶   0 Au  >  ÷ &€  , Si-Si   ½ + ˘ Ð  Si-C   ½ + Ë U  ´s 

  8¹ ¡ ¤  ú ªl  M :ë  H \  [ j   P : 8 £ x_  z  ´o – B H " é ¶  [ þ t“ É r W 1

 

P : 8 £ x_  ò ø ͙ è" é ¶   ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð s 1 l x >  | ¨ c  כ s  (Si-Si 2.35 ˚ A, Si-C 1.99 ˚ A). s  כ “ É r þ j © œ0 A8 £ x õ  ¿ º   P : 8 £ x_  z 

´o – B H " é ¶  [ þ t \    0 A\  ¦ { 9 Ü ¼v   H " é ¶ “  s   ) a  .

7

£ ¤, ò ø ͙ è" é ¶  [ þ t 0 A\  0 Au K  e ”   H þ j © œ8 £ x z  ´o – B H s

½ + Ë^ ‰  H [ j   P : 8 £ x õ  W 1   P : 8 £ x_  ² D G ™ è& h “   · ú š

»

¡ ¤(compressive stress) \  _ K  ì  r o ÷ & 
 ³ ð€  _    É r

0 Au – Ð S X ‰í ß – ) a  . s  Qô  Ç þ j © œ8 £ x_  z  ´o – B H s ½ + Ë^ ‰_  ì  r

o

\  _ K  Ò q t$ í ÷ &  H ¿ º   P : 8 £ x_  dangling bonds  H Si(100) (2 × 1)½ ¨› ¸\  e ”   H 1-DV(dimer vacancy)  s 

\

" f # Œ Q t  \  -t \  ¦ þ j™ è o r v   H s  : r& h “   > í ß –

`

 ¦  „ ½ ÓÜ ¼– Ð Å Ò0 A_  z  ´o – B H s ½ + Ë^ ‰\  ¦ s 1 l x r †   .

7

£ ¤, ¿ º   P : 8 £ x_  z  ´o – B H " é ¶  [ þ t“ É r [ j   P : 8 £ x õ  î ß –& ñ

 )

a  © œI \  ¦ Ä »t  l  0 A # Œ Å Ò0 A_  z  ´o – B H " é ¶  [ þ t õ _ 

 

½ + Ës  ° ú ˜ t €  " f Z  } s  ± ú  t >   ) a  . s  M : 1-DV Å

ҁ  _  s ½ + Ë^ ‰ \ P (dimer row)“ É r 1-DV  { 9 # Qè ß – ¿ º   P : 8

£ x z  ´o – B H_   © œ§ 4 `  ¦ ~ à Î  Z  } s  ± ú  t €  " f 1-DV0 Au 

–

Ð s 1 l x >   ) a  . s  Qô  Ç ‰ & ³ © œs  ì ø Í4 Ÿ ¤ ÷ &€   c(4 × 4) ½ ¨

›

¸ © œ„  s \  ¦ s À Ò>   ) a   [14,15].

Õ

ª Q
 ² D G ™ è& h Ü ¼– Ð { 9 # Q
l  M :ë  H \  Õ ª # 3 0 A  H B Ä º



Œ • . ¢ ¸ô  Ç, z  ´o – B H õ  ò ø ͙ èü <_  s  : r& h “   › ' a > \  ¦ · ú ˜ ˜ Ð

€ 

, ò ø ͙ è  H z  ´o – B H õ  ° ú  “ É r 47 á ¤ " é ¶ ™ ès l  M :ë  H \    ½ + Ës 

¸

ú ˜ ÷ &“ ¦, z  ´o – B H \  ò ø ͙ è   ½ + Ë €   buffer layer\  ¦ + þ A$ í

# Œ β-SiC (2.3 eV)_  band gaps  Si(1.1 eV)_  band gap

˜

Ð  ß ¼>   ) a   [22]. Õ ª QÙ ¼– Ð z  ´o – B H õ  ò ø ͙ è  s _    

½ +

ËU  ´s  s \  _ K  Si

¹−x

C

x

/Si  ÷ &“ ¦ [23], ò ø ͙ è " é ¶  

 f  ¨‚ Ã Ì ÷ &€  " f α(β) site_  3∼4  P : 8 £ x \   o \  ¦ ¸ ú š> 

 )

a   [24]. ò ø ͙ è " é ¶  _  % ò † ¾ ӓ É r €  • 600

^◦

C \ " f { 9 # Q
“ ¦, 0.25 ML_  coverage\  ¦ ”    [24–26]. ¢ ¸ô  Ç, 580

^◦

C   H~ ½ Ó

\

" f CH

x

+ þ AI _  ì  r   ì  r o ÷ &€  " f ò ø ͙ è " é ¶  ü < z  ´o – B H

"

é

¶    s \   o† < Æ& h    ½ + Ë`  ¦ + þ A$ í   H X <, s  כ “ É r ò ø ͙ è " é ¶



  H z  ´o – B H " é ¶   F ½ ¨› ¸ + þ A$ í `  ¦ Ä »• ¸   H stress\  ¦ { 9  Ü

¼~  ´ ë ß –
p u B Ä º  Œ •l  M :ë  H s “ ¦, s  “ : r • ¸\ " f c(4 × 4)½ ¨› ¸

–

Ð F ½ ¨› ¸\  ¦ + þ A$ í ½ + É ë ß –
p u S X ‰í ß – U  ´s (diffusion length)• ¸ ß

¼  [26].

þ

j  H ƒ  ½ ¨  õ \   Ø Ô€   ò ø ͙ è " é ¶   Si(100)_  ³ ð€   þ

j © œ8 £ x \  ” > r F  t  · ú §  H  כ õ  DV + þ A$ í H † d`  ¦ STM Ü ¼

–

Ð S X ‰ “   % i “ ¦, ab initio > í ß –`  ¦ s 6   x # Œ ò ø ͙ è " é ¶  

Si(100)_  DV\ " f 4  P : 8 £ x \  ” > r F ½ + É M :  © œ î ß –& ñ  ) a \ 



-t \  ¦ ° ú   H    H  כ s   [27,28].



 " f \  9 E $ ™`  ¦ s 6   x # Œ : £ ¤& ñ ³ ð€   “ : r • ¸\ " f Si(100) 2 × 1\ " f c(4 × 4)– Ð ½ ¨› ¸ © œ„  s  { 9 # Q
  H  כ `  ¦ S X ‰ “  

% i “ ¦, s  M : ³ ð€     H % ƒ\  ò ø ͙ è ™ è| ¾ Ó  Ž Ø  ¦ ÷ &  H  כ Ü ¼

–

Ð ˜ Ð  ò ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t_  % ò † ¾ Ós  e ” 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

IV. + s Ç Â ] Ø

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H ò ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t_  % ò † ¾ Ó`  ¦ S X ‰ “   l  0 AK 

"

f RHEEDü < SIMS\  ¦ 1 l x r \  8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ”   H  © œq \  ¦ ½ ¨

$ í

“ ¦, l ^ ‰ ì  r   © œu – Ð \  9 E $ ™ l ^ ‰\  ¦ r « Ñ ³ ð€   0 A\  f ”

] X  ì  r   # Œ c(4 × 4) ½ ¨› ¸ © œ„  s \  ¦ { 9 Ü ¼& " f RHEED J

‡  Ü ¼– Ð S X ‰ “  ô  Ç   õ  Õ ªa Ë > 3õ  ° ú  s  0  Laue % ò % i \ 

"

f  o¶ ú ˜³ ð– Ð ½ ¨ì  rô  Ç  כ % ƒ! 3  (00)} Œ •@ /ü < (11)} Œ •@ /  s \  1/4 _  ×  ¦ Á º] ( " î S X ‰ y 
 z Œ ¤“ ¦, s  כ “ É r Si(100) ³ ð€  

½

¨› ¸ 2 × 1\ " f c(4 × 4)– Ð ½ ¨› ¸& h   © œ„  s  { 9 # Qz Œ ¤6 £ §

`

 ¦ ˜ Ð# Œ ï  r  .

Õ

ªo “ ¦ Ø  æì  rô  Ç pumping Ê ê SIMS– Ð r ç ß –\    É r U  ·s 

~

½ ӆ ¾ Ó_  ò ø ͙ è    o\  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ  ò ø ͙ è " é ¶   z  ´o – B H r 

«

Ñ ³ ð€    – Ð  A \  ì  r Ÿ í “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ › ' a¹ 1 Ï % i  .



 " f # Œ Q ƒ  ½ ¨ [ þ t s  ò ø ͙ è " é ¶  _  % ò † ¾ Ó`  ¦ & ñ Ü ¼

–

Ð ] jr ô  Ç ½ ¨› ¸ — ¸4 S q x 9  > í ß –   õ \  ¦ “ ¦ 9 # Œ, : £ ¤& ñ “ : r

•

¸\ " f ò ø ͙ è Ô  ¦í  HÓ ü t_  % ò † ¾ Ó\  _ K " f Si(100) 2 × 1\ " f c(4 × 4)– Ð ½ ¨› ¸ © œ„  s  { 9 # Q
  H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  .

P c

p 8 ý ò k >

s

 ƒ  ½ ¨  H 1998¸  • ¸ ƒ  [ j@ /† < Ɠ § † < ÆÕ ü tƒ  ½ ¨q  t " é ¶ \  _  K

 s À Ò# Q& ’ Ü ¼ 9, z  ´+ « >\ " f  6   x ) a Si(100) r « э  H õ † < Æ F

é ß – t " é ¶ \  _ ô  Ç Ä »„  ^ ‰ é ß –  & ñ “ É r' Ÿ \ " f ¹ ¢ ¤$ í  ) a r « Ñ

\

 ¦  6   x % i 6 £ §.

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] Z. L. Wang, Reflection Electron Microscopy and Spectroscopy for Surface Analysis (Cambridge Uni- versity Press, 1996).

[2] John C. Vickerman, Alan Brown, Nicila M. Reed, Secondary Ion Mass Spectrometry Principles and Application (Carendon Press, Oxford, 1989).

[3] K. C. Pandey. in : J. D. Chadi. W. A. Harrison (Eds.), Proceedings of the 17th International Con- ference on the Physics of Semiconductors (Springer, New York, 1985), p. 55.

[4] H. Wang, R. Lin, X. Wang, Phys. Rev. B 36, N.14, 7712 (1987).

[5] R. I. G. Uhrberg, J. E. Northrup, D. K. Biegelsen, R. D. Bringans and L, E. Swartz, Phys. Rev. B 46, 10251 (1992).

[6] A. Goryachko et al., Surf. Sci. 497, 47 (2002).

[7] T. Ide, T. Mizutani, Phys. Rev. B 45, 1447 (1992).

[8] K. Kato, T. Ide, T. Nishimori and T. Ichinokawa, Surf. Sci. 207, 177 (1988).

[9] T. Takaoka, T. Takagaki, Y. Igari and I. Kusunoki,

Surf. Sci. 347, 105 (1996).

[10] R. Kosugi, S. Sumitani, T. Abukawa, Y. Takakuwa, S. Suzuki, S. Sato and S, Kono, Surf. Sci. 412/413, 125 (1998).

[11] M. Ikeda, T. Maruoka and N. Nagashima, Surf. Sci.

416, 240 (1998).

[12] L. Simon et al., Phys. Rev. B 64, 035306 (2001).

[13] M. Stoffel, L. Simon, D. Aubel, J. L. Bischof and L.

Kubler. Surf. Sci. 454-456, 201 (2000).

[14] H. N¨ orenberg and G. A. D. Briggs, Surf. Sci. 430, 154 (1999).

[15] H. N¨ orenberg and G. A. D. Briggs, Surf. Sci. 397, 433 (1999).

[16] D. S. Lin, P. H. Wu, Surf. Sci. 397, L273 (1998).

[17] K. Miki, K. Sakamoto, T. Sakamoto, Appl. Phys.

Lett. 71, 3266 (1997).

[18] J. J. Boland, Adv. Phys. 42, 129 (1993).

[19] P. Gupta, V. L. Colvin and S. M. George. Phys. Rev.

B 37, 14 (1988).

[20] Kumar Sinniah, Michael G. Sherman, Lisa B. Lewis, W. Henry Weinberg, John T. Yates, Jr. and Kenneth C. Janda. Phys. Rev. Lett. 62, 5 (1989).

[21] J. F. Ziegler, J. P. Biersack, U. Littmark, The Stop- ping and Range of Ions in Solids, Vo. 1 (Pergamon Press, New York, 1984).

[22] R. Butz, H. L¨ uth, Surf. Sci. 411, 61 (1998).

[23] S. T. Jemander, H. M. Zhang, R. I. G. Uhrberg and G. V. Hansson, Mat. Sci. and Eng. B 89, 415 (2002).

[24] M. L. Shek, Surf. Sci. 414, 353 (1998).

[25] O. Leifeld, D. Grutzmacher, B. Muller, K. Kern.

E. Kaxiras, P. C. Kelires, Phys. Rev. Lett. 82, 972 (1999).

[26] O. Leifeld, A. Beyer, E. Muller, K. Kern. D. Grutz- macher. Mat. Sci. and Eng. B 74, 222 (2000).

[27] Ph. Sonnet, L. Stauffer, A. Selloni, A. De Vita, R.

Car, L. Simon, M. Stoffel and L. Kubler, phys. Rev.

B 62, 6881 (2000).

[28] W. Kim, H. Kim, G. Lee and J. -Y. Koo, Phys. Rev.

Lett. 89, 106102 (2002).

Study of Si(100) 2 × 1 → c(4 × 4) Reconstruction by RHEED and SIMS

Dong Keun Kim, Tae Jun Kim, Young Soo Kim and Suk Tai Kang

^∗

Department of Physics, Yonsei University, Wonju 220-710

(Received 27 January 2003)

The effects of surface temperature and carbon impurities on Si(100) 2 × 1 → c(4 × 4) reconstruc- tion were investigated by using reflection high-energy electron diffraction (RHEED) and secondary ion mass spectrometry (SIMS). A gas injection system to blow ethylene gas on a sample surface was attached inside the UHV chamber and the RHEED and SIMS measurements were carried out in situ without exposing the sample to air. The RHEED patterns at room temperature showed that annealing the formed 2 × 1 structure at 650

^◦

C for 50 minutes in 60 L of ethylene gas induced the surface reconstruction to c(4 × 4). The SIMS measurement showed a small amount of carbon impurities near the surface of the same sample.

PACS numbers: 82.80.Ms, 68.35.Rh, 61.14.Hg

Keywords: RHEED, SIMS, Reconstruction, Si(100), c(4×4)

∗

E-mail: [email protected]