水素終端Si表面のメゾスコピック周期構造の自己組織化と反応特異性の研究

Research Project

Project/Area Number	08455021
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	表面界面物性
Research Institution	Hiroshima University
Principal Investigator	高萩隆行広島大学, 工学部, 教授 (40271069)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	坂上弘之広島大学, 工学部, 助手 (50221263) 新宮原正三広島大学, 工学部, 助教授 (10231367)
Project Period (FY)	1996 – 1997
Project Status	Completed (Fiscal Year 1997)
Budget Amount *help	¥7,800,000 (Direct Cost: ¥7,800,000) Fiscal Year 1997: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000) Fiscal Year 1996: ¥5,500,000 (Direct Cost: ¥5,500,000)
Keywords	平坦化処理 / ステップ / テラス構造 / 自己組織化 / UHV-STM / 水素終端シリコン表面 / 微傾斜研磨表面 / 水素終端Si表面 / テラス / 平坦化 / メゾスコピックサイズ / シリコン / 水素終端
Research Abstract	水素終端Si(111)表面にメゾスコピックサイズの周期を持った規則的なステップ/テラス構造を湿式処理によって自己組織的に形成することを試みた。<11-2>方位および<-1-12>方位それぞれにオフアングルを1,2,4,7度に設定して、研磨したSi(111)ウエハを使用した。HFエッチングの後80℃の40%NH_4Fで処理したところ、通常の室温処理よりも表面形状の規則性が大幅に改善されることを見いだした。本加熱処理により平坦化処理した表面は、均一な周期を持ったステップ/テラス構造で、ステップ端は直線状で規則性の高い表面構造となっている。テラス部分は原子レベルで°平坦で、化学構造はSi-H構造となっていることがFT-IR測定で確認された。このことは、結晶学的に非等価な<11-2>方位、<-1-12>方位にオフしたウエハについて同様に確認できた。更に、UHV-STMを用いステップ端の構造を原子分解能で観察することを実現し、両オフ方位共に、オフ方位に垂直な方位である<-110>方位にステップ端の水素原子が配列していることが確認できた。このようにステップ端が<-110>方位になる時のステップ端の構造を結晶学的なモデルで考えると、オフ方位<11-2>の場合はSi-H終端で、オフ方位<-1-12>の場合はSi-H_2終端と考えられる。このことは偏光FT-IR-ATR測定結果と一致している。しかも、<-1-12>方向の場合バーチカル型のSi-H_2であることがわかった。また、ステップ/テラス周期が基板表面のオフ角に依存していることを利用し、ステップ/テラス周期を制御するために、基板表面の精密傾斜研磨を試みた。その結果、1度以下の微小オフ角基板として、約0.2°オフの表面(テラス幅:約10nm)の作製が実現できた。