Rev. Phys. Appl. (Paris) 25, 931-934 (1990)
DOI: 10.1051/rphysap:01990002509093100

Adsorption de disilane sur Si(111) 7 × 7. Influence de l'hydrogène

M. Alaoui, F. Ringeisen, D. Bolmont et J.J. Koulmann

Laboratoire de Physique et de Spectroscopie Electronique, F.S.T. 4 rue des Frères Lumière, 68093 Mulhouse Cedex, France

Abstract
Disilane adsorption on a Si(111) 7 x 7 surface in the 25-550 °C temperature range induces only mono and dihydride phases as already observed on the Si(111): H and Si(111): SiH4 systems. The monohydride phase is maximal at 350 °C and is observable up to 550 °C. The dihydride phase is very important at room temperature (RT) suggesting formation of a (SiH2) n polysilane. A Si(111) surface saturated with hydrogen or disilane at 350 °C cannot followingly adsorb disilane at RT whereas further dihydride phase formation is still possible by exposure to disilane or hydrogen dissociated at a hot W filament. Comparisons are made with disilane adsorption on a Ge(111) substrate. From XPS measurements we conclude that the observed dihydride phase results partially from a sticking of (SiH2) groups.

Résumé
L'adsorption de disilane sur Si(111) 7 x 7 dans la gamme de température 25-550 °C fait apparaître la formation des phases mono et dihydrure déjà observées avec les systèmes Si(111) : H et Si(111) : SiH4. La phase monohydrure Si-H est maximale à 350 °C et subsiste jusqu'à 550 °C. La phase dihydrure est très importante à température ambiante (TA), inexistante à partir de 250 °C et traduit la formation d'un polysilane de type (SiH 2)n. Une surface (111) de silicium, saturée en hydrogène ou disilane à 350 °C, est passivée vis-à-vis du disilane à TA. Pour obtenir la formation d'une phase dihydrure, il est nécessaire de casser la molécule de disilane ou d'hydrogène au contact d'un filament de tungstène porté à haute température. Par comparaison avec l'adsorption de disilane sur Ge(111), nous concluons, à partir de mesures XPS, qu'une partie au moins de la phase dihydrure résulte de la fixation de groupements SiH2.

PACS
6845D - Adsorption and desorption kinetics: evaporation and condensation.
7960G - Photoelectron spectra of composite surfaces.

Key words
adsorption -- elemental semiconductors -- silicon -- silicon compounds -- X ray photoelectron spectra -- semiconductor -- disilane adsorption -- Si 1117*7 -- dihydride phases -- monohydride phase -- room temperature -- SiH sub 2 sub n polysilane -- Ge 111 substrate -- XPS measurements -- sticking -- 25 to 550 degC -- SiH sub 2 groups -- Si -- SiH -- SiH sub 4 -- H effects -- Ge