Японские учёные впервые в мире получили кислородный молекулярный пучок, позволяющий устанавливать определённую ориентацию молекулярных осей и направление спина кислорода. Используя его для окисления кремния, исследователи показали критическую важность правильной ориентации молекул кислорода для протекания реакции окисления.
В Национальном институте материаловедения (Япония) впервые получен кислородный молекулярный пучок, который позволяет устанавливать определённую ориентацию молекулярных осей и направление спина кислорода. Используя его для проведения поверхностного окисления кремния, учёные под руководством Митсунори Курахаси показали, что в окислении кремния участвуют только те кислородные молекулы, молекулярные оси которых практически параллельны его поверхности.
Молекула О2, будучи линейной, имеет анизотропную форму и обладает спином из-за двух неспаренных электронов. Однако до сих пор не существовало никаких экспериментальных методов, позволяющих изучить то, каким образом анизотропия и спин молекулы кислорода влияют на протекание соответствующих реакций окисления. И хотя первичное окисление, например кремния, было исследовано довольно детально (для процесса производства плёнок изолятора затвора), причины чрезвычайно низкой вероятности начала реакции оставались под вопросом.
С помощью технологии магнитного гексаполярного поля японским учёным удалось получить кислородный пучок с зафиксированным избранным единичным квантовым состоянием, которое позволило определить ориентацию молекулярной оси и направление спина кислорода. Используя такой пучок для обработки поверхности кремния, авторы работы установили, что окисление последнего происходит с участием только таких молекул кислорода, оси которых параллельны (или почти параллельны) плоскости поверхности кремния.
Столь жёсткое требование к пространственной ориентации молекулы кислорода, являющееся следствием её анизотропии, полностью объясняет неэффективность применяемой в промышленности реакции окисления кремния кислородом.
Дополнительные подробности о проведённом исследовании можно найти в статье, опубликованной в журнале Physical Review B.
Подготовлено по материалам Национального института материаловедения.
Просмотров 
