積層界面の評価と界面反応過程の解明

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03216101
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 菊田 惺志 東京大学, 工学部, 教授 (00010934)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中谷 信一郎 東京大学, 物性研究所, 助手 (40198122) ; 泉 弘一 東京大学, 工学部, 助手 (10184574) ; 石川 哲也 東京大学, 工学部, 助教授 (80159699) ; 高橋 敏男 東京大学, 物性研究所, 助教授 (20107395) ; 河津 璋 東京大学, 工学部, 助教授 (20010796)
• Keywords: 金属半導体界面 / 界面構造解析 / 軟X線定在波法 / X線表面回折法 / 平面波X線トポグラフィ / 低速電子回折法 / 走査型トンネル顕微鏡 / イオン散乱分光法

Research Abstract

本研究は計画研究の第3班として組織されている。班全体の方向として各種の界面評価法に新手法を導入して高性能化を図るとともに,計画にしたがい界面評価研究をつぎのように進めた。(1)垂直入反射条件下の軟X線定在波法を用いてSi結晶基板上にAuを堆積していったときの構造変化を追跡した。またGaAs/Si界面の生成条件による構造変化,デルタド-プしたSi結晶の構造などを解析した。(2)X線表面回折法でSi(111)√<3>×√<3>ーSb,ーGaとーAgの超構造を解析した。また√<3>×√<3>ーAuのX線CRT散乱を測定し,表面に垂直方向の原子座標を調べた。(3)界面での全反射と基板結晶での回折が同時に起こる入射条件をもつ平面波X線トポグラフィが、界面の極近傍の歪み場を評価できることをSi基板にAl膜を蒸着した試料を用いて示した。(4)Si(111),(100),(110)表面上にAl,Ga,Inを1原子層程度吸着させたときの表面構造の変化を低速電子回折法で観測し,動力学的回折理論に基づき吸着原子位置を決定した。(5)探針を原子レベルで制御した電場イオンー走査トンネル顕微鏡を用いてSe/GaAs(100)ー4×1構造を観測することに成功した。(6)Si(111)面にGaを単原子層分だけ堆積した試料について高分解能電子顕微鏡を用いて断面観察を行った。(7)Si(111)√<3>×√<3>ーAgとーAu表面に原子状水素を吸着させたときの構造変化を同軸型直衝突イオン散乱分光法を用いて観測した。Ag原子は下地Si原子との結合を切られて表面拡散し,クラスタ-を形成する。(8)高速イオン散乱法を用いて金属/半導体界面の構造安定性は可能な反応物の安定層の有無と強い相関があることを明らかにした。また角度スキャンにより結晶薄膜中の埋もれた領域の原子変位を調べた。(9)電子ビ-ム蒸着法を用いてSi基板上にSrVO_3膜を堆積し、膜の電気抵抗率としてバルク材料なみの低い値を得た。また水素のECRプラズマを用いたSi表面の清浄化により接触抵抗の低減を図っている。

Research Products

• [Publications] T.Kawamura: "X-ray standing wave analysis of the GaAs/Si interface" Surface Science. 251/252. 185-190 (1991)
• [Publications] K.Izumi: "Characterization of an antimony atomic layer doped crystal by the X-ray standing wave method" Jpn.J.Appl.Phys,.
• [Publications] K.Izumi: "Determination of atomic positiong of δーdoped galium in a silicon crystal by the Xーray standing wave method" Jpn.J.Appl.phys,.
• [Publications] K.Izumi: "The effect of the surface roughness on the grazing incident X-ray diffraction" Jpn.J.Appl.phys,.
• [Publications] 菊田 惺志: "放射光光源の現状と将来" 表面科学. 13. 48-54 (1992)
• [Publications] T.Takahashi: "A study of the Si(111)√<3>×√<3>ーAg surface by transmission Xーray diffraction and Xーray diffraction topography" Surf.Sci. 242. 54-58 (1991)
• [Publications] S.Nakatani: "Study of the Si(111)√<3>×√<3>ーSb structure by Xーray diffraction" Jpn.J.Appl.phys,.
• [Publications] S.Kawado: "Influence of crystal imperfection high-resolution diffraction Profiles of silicon single crystals measured by highly collimated X-ray beams" Appl.Phys.Lett. 58. 2246-2248 (1991)
• [Publications] T.Ishikawa: "Applications of the perfect crystal X-ray optics" Nud.Instrum.Methods.A308. 356-362 (1991)
• [Publications] T.Kitano: "Contrast formation mechanism in X-ray topography under the Condition of simultaneous specular and bragg reflections" phil.Mag.Lett,.
• [Publications] S.Kimura: "Analysis of minute strain fields around A-Swirl defectsin a FZ silicon crystal by means of plane wave X-ray topography using extremely collimated X-rays." J.Cryst.Growth,.
• [Publications] S.Kimura: "Surface Sensitive X-ray topographic observation of mechano-chemical polished silicon surfaces" Appl.Phys.Lett,.
• [Publications] K.Nishikata: "Structural studies of Al/Si(111) surfaces by LEED" Surf.Sci,.
• [Publications] K.Murakami: "Structural studies of Al/Si(100) by LEED" Appl.Surf.Sci.,.
• [Publications] H.Sakama: "Adsorption of gallium on Si(110) Surfaces" Appl.Surf.Sci.,.
• [Publications] H.Shigekawa: "Surface structure of selenium treated GaAs(001) studied by field Ion scanning tunneling microscopy." Appl.Phys.Lett.,. 59. 2986-2988 (1991)
• [Publications] Y.Ma: "Reverse charge transfer in the K/Si(111)ー7×7 surface system" Phys.Rev.B.,.
• [Publications] X.J.Wu: "TEM observation of a piled structure of Si/Ga/Si with Ga monolayer" Jpn.J.Apple.Phys.31. 119-122 (1992)
• [Publications] S.Horiuchi: "Ultra-high-resolution HVEM(H-1500) newly constracted at NIRIM (II) Application to materials" Ultramicroscopy. 39. 231-237 (1991)
• [Publications] 片山 光浩: "イオン散乱分光と表面構造の動的観察" セラミックス. 26. 525-530 (1991)
• [Publications] 片山 光浩: "同軸型直衝突イオン散乱分光法(CAICISS)とその応用" 表面科学. 12. 21-28 (1991)
• [Publications] 片山 光浩: "同軸型直衝突イオン散乱分光法(CAICISS)" 応用物理. 61. 171-172 (1991)
• [Publications] M.Katayama: "Structure analysis of the Si(111)√<3>×√<3>R30ﾟーAg surface" Phys.Rev.Letters. 66. 2762-2765 (1991)
• [Publications] M.Aono: "Exploring surface structures by coaxial impact collision Ion scattering spectroscopy(CAICISS)" Nucl.Instrum.Methods in Phys,Research B,.
• [Publications] M.J.Ramstad: "Scaling behavior of Ag Islands during growth on Si(111)" Phys Rev Letters,.
• [Publications] 神谷 栄二: "埋もれたシリコン界面の高速イオン散乱法による評価" 電子情報通信学会技術報告. 91. 29-34 (1991)
• [Publications] J.Moon: "High-energy Ion-induced damages at metal-silicon interfaces during channeling measurements" Applied Surface Science,.
• [Publications] T.Ito: "Non-destructive and Quantitative analysis of buried Interfaces of si-related crystalline multilayers Using high-energy.Ion scattering" Applied Surface Science,.
• [Publications] E.Kamiya: "Characterization of Si interfaces by high energy Ion scattering" 電子情報通信学会誌.
• [Publications] H.Ishiwara: "Epitaxial growth of SrTiO_3 filing on Si(100) substractes using a focused electron beam evaporation method" Jpn.J.Appl.Phys.30. 1415-1417 (1991)
• [Publications] H.Ishiwara: "Formation of conductive SrVO_3 films on Si substrates" Jpn.J.Appl.Phys.30. 2059-2061 (1991)
• [Publications] 菊田 惺志: "固体表面/微小領域の解析・評価技術" リアライズ社, 13 (1991)
• [Publications] T.Ishikawa: "Handbook of Synchrotron Radiation;Vol.3" North-Itolland(Amsterdam), 42 (1991)
• [Publications] 堀内 繁雄: "先端材料評価のための電子顕微鏡技法" 朝倉書店, 382 (1991)