FIーSTM/STSによる半導体ー金属界面の微視的研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02232203
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 桜井 利夫 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20143539)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宝野 和博 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60229151) ; 渡辺 洋右 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00167181) ; 橋本 真也 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40005971) ; 橋詰 富博 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70198662)
• Keywords: STM / STS

Research Abstract

本研究はSTMの原子レベルの高空間分解能を主力にして半導体一金属界面の界面形成初期過程を詳しく調べようとするものである。研究の方向として(1)半導体表面に金属層を形成させ、初期の原子吸着から多層膜成長までを吸着量の函数として追いkineticsに関する知見を得る。(2)劈開法の導入によってMBEその他の手法で試作した半導体一金属界面の断面を超高真空下で再現性よくつくり、この界面の整合性・乱れなどのmorphologyを明らかにする。(3)走査トンネル分光法を開発し、界面及びその特異点での電子状能に関する情報を得るの三つを併行して進めつつある。
まず、(1)の吸着プロセスに関しては、Si(111)7×7面にSi,Ni,Si(100)2×1面にアルカリ金属,Ag,などを成長させ、成長過程を詳しく調べつつある。Si/Si(111)7×7では、5×5,3×3構造及び、初期成長特有のクラスタ-の観察・固定,Ni/Si(111)7×7では、Nisi_2とSi(111)7×7面の整合関係に二種類(ABタイプ)があり、そのショットキ-バリア値(SBH)が異なっているが、その境界(AーB)では、A及びBタイプの中間のSBHをとるなどの新しい知見を得ている。現在さらに新しいデ-タを収集中である。
(2)の劈開面の研究では、まず現在稼動中のFIーSTMに超高真空下で遠隔操作可能な劈開装置(UHVーcleave)を設計・開発した。これは、STMの探針(tip)交換用のメカニズムを共用した設計になっており、FIーSTM本体に大巾な変更をせずに導入できる特別仕様である。これを用いて,Si(111)2×1面,GaAs(110)1×1面等の劈開面を再現性よく得る事に成功した。
(3)のSTSについても、最近、ソフトを含めて完成させ、Si(111)7×7及びSi(111)7×1ーH面でテストを行い、期待通りの成果を得た。