在半導體製程技術中，常使用 SiH4、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4等氣體來 成長Si 薄膜或介電質薄膜於 Si 表面上，或利用 Cl2氣體來蝕刻Si 表面，而 HCl 氣體也常是製程技術中的伴隨產物；由於在半導體製備的過程中大多 是加熱過程，這些存在於 Si 表面上的 H 原子或 Cl 原子也因樣品加熱的方 式，使其由 Si 表面熱脫附被移除。不過在熱脫附之前，這些原子勢必要在 Si 上做鍵結。
在絕大多數雙原子分子分佈於物體表面時，分子裂解成單原子鍵結表 面時會以不同的狀態分佈，我們以半導體中常出現的 H、Cl 原子來探討。
我們於樣品表面上直接曝HCl 氣體，HCl 分子會自發裂解產生 H 和 Cl 原子，
並吸附於 Si 表面的斷鍵上。我們想要了解，這兩種原子在鄰近位置上的吸 附機率和原子之間有何影響。透過第三章的實驗數據，我們了解了在不同 溫度下 H 原子及 Cl 原子於 Si 表面上的鍵結趨勢，在本章節中作綜合數據 的比較，使我們對於上述的問題，將會有更深入的了解。
本實驗分別在低溫（110K）、室溫（300K）及高溫（450K）的溫度下，
來觀察H、Cl 原子同時吸附於 Si(100)-2×1 表面上的分佈關聯。我們控制了 能夠曝滿一層原子層的曝氣量，然後多次觀察在同一溫度下的分佈，再將 三種溫度下的原子分佈整理其特性。
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本實驗結果：
I. H、Cl 原子吸附於 Si 表面斷鍵時， H、Cl 原子在 Si 表面尚未鍵結時，
會先尋求能量較穩定的位置後才與 Si 斷鍵鍵結，鄰近原子間受到較大 的交互作用力影響，會產生較特殊的排列；
II. Cl 原 子 在 低 溫 時 容 易 形 成 有 序 的 zigzag 排 列 ； 而 在 高 溫 下 形 成 Cl-Si-Si-Cl 的機會比在低溫下還要低，受到較高溫度的影響，Cl 原子在 Si 表面上移動的範圍較廣泛，除 1 號位置之外，其他位置分佈機率皆比 較平均；在室溫時Cl 原子的平均分佈狀態和低溫下較相似，唯獨 Cl 的 覆蓋率比低溫時高，所以平均分佈曲線有向上微幅平移的情形；
III. 在所有溫度下，在靠近基準點 Cl 最近的三、四個位置中，也吸附 Cl 的 機會是較低的，表示在這些Cl 原子吸附的位置中有著較強的排斥位能。
IV. 在各溫度下 Cl 原子的覆蓋率約 0.4~0.46ML，H 原子的覆蓋率約為 0.53~0.59ML，而樣品缺陷大約佔 0.01~0.05ML，因此 H、Cl 覆蓋率比 並不是1：1。
圖 4-4：H、Cl 原子於 Si 表面同時吸附分佈示意圖。
附錄 氫、溴在矽表面上同時吸附的空間分佈關聯
在我們得知H、Cl 原子於三種溫度下在 Si 表面的分佈關聯之後，我們 對於同樣是鹵元素的Br 也感興趣，想知道 H、Br 原子於在 Si 表面的分佈 關聯和H、Cl 有什麼差異性質。
本實驗是在低溫下的Si 表面上曝滿一層 HBr，觀察在低溫下 H、Br 原 子在Si 上的分佈關聯。本實驗的實驗步驟是先將樣品 flash 後，先等樣品冷 卻回室溫下，約10 分鐘。與此同時，在真空腔體內的低溫設備先注入液態 氮進行冷卻，當樣品回到室溫下後，再將其放至於低溫設備上進行樣品冷 卻。我們將樣品冷卻控制時間為30 分鐘，冷卻至一定溫度後（本實驗控制 在110K 正負 1 度之間），再將樣品面向曝氣管口，此時真空腔裡的氣壓是 在5×10-１0 torr 以下，再通與 HBr 1×10-9 torr 4 分鐘，可表示為 0.24 L (1 Langmuir =１×10-6 torr s )• ，在透過 STM 掃得的圖像如附錄圖 1（LT.Br）。
在LT.Br 這實驗中，我們在計算之後得知 Br 的覆蓋率為 0.31ML，比相 同條件下Cl 的覆蓋量（0.41ML）還要少許多。接著來看在室溫下 H、Br 原子在Si 上的分佈關聯，樣品製備過程和 HCl 的製備過程相同（參見 3.2.2），所掃得的圖像如附錄圖 2（RT.Br）。
附錄圖2：低溫下 HBr 於 Si(100)-2×1 表面（RT.Br）。圖中亮點為 Br 原子，
由STM 掃描，區域大小 30×30 nm2，Vsa mple =+2.15(v)。
在RT.Br 的實驗中，我們在計算得知 Br 的覆蓋率為 0.39ML，Br 覆蓋率 較相同條件下Cl 的覆蓋量（0.46ML）還要少。不過和 LT.Br 相比，Br 在室 溫下的覆蓋率還是高於在低溫下的覆蓋率有一段差距。下面我們來看兩種 情況下分佈位置的曲線圖，附錄圖3。
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參考文獻
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15 J. A. Kubby, J.J. Boland, Surface Science Reports, (1996).
16 OMEGA Complete Temperature Measurement Handbook and Encyclopedia, Z-168 (1995).