Surface electronic structures of annealed 6H-SiC(0001)Si face

Abstract

The 6H-SiC(0001)Si face prepared by various temperatures was investigated through the change in the electronic structure. The intensity of Si(2p) spectra vs. annealing temperature and the energy distribution curves of valence band signals were measured by PES (Photoemission Spectroscopy) using synchrotron radiation. PES experiments were carried out in the BL (Beam Line)-2 of the SOR-RING (Synchrotron Orbital Radiation Ring). Samples studied are n-type 6H-SiC crystal. A plot of intensity of Si(2p) spectra vs. annealing temperature measured at the incident photon energy of 130 eV was shown. Intensity of Si(2p) spectra is almost constant between 900 and 1,000 C, but it decreases drastically at higher than 1,100 C. This results indicates that the selvage becomes Si-deficient or C-rich by heat treatment at higher than 1,100 C. The valence band energy distribution curves for 6H-SiC(0001)Si face annealed at 900 and 1,000 C have a peak which is considered to be mainly composed of hybridized Si(3s,3p) and C(2p). It is concluded that the difference between SiC (1 x 1) and (square root of 3) x (square root of 3) structure must be mainly due to Si-derived, which gives rise to bulk-like and (square root of 3) x (square root of 3) reconstructed surfaces.

種々の温度で調製した6H-SiC(0001)Si面を電子構造の変化を通して研究した。焼きなまし温度に対するSi(2p)スペクトルの強度および価電子帯信号のエネルギー分布曲線を、シンクロトロン放射を使用したPES(光電子放出分光法)により測定した。SOR-RING(シンクロトロン軌道放射リング)ビームライン2でPES実験を行った。研究に使用した試料は、n型6H-SiC結晶である。Si(2p)スペクトル強度対130eV入射光子エネルギーで測定した焼鈍温度の図表を示した。Si(2p)スペクトル強度は、900?1,000度Cの間ではほとんど一定であるが、1,100度C以上になると急激に低下する。この1,100度C以上での熱処理によって表面端がSi不足またはC過剰になることを示している。900度Cおよび1,000度Cで焼きなました6H-SiC(0001)Si面の価電子帯エネルギー分布曲線は、混成したSi(3s、3p)とC(2p)から主として構成されると考えられるピークを持っている。SiC(1×1)と(√3×√3)構造間の相違は、バルク状および(√3×√3)再構成表面を形成させるSi起因電子状態に主として由来する違いないとの結論に達した。