P形Si/Ge歪超格子とPtSi,p-Siとのヘテロ接合の作製とその物性

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452168
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 長谷川 文夫 筑波大学, 物質工学系, 教授 (70143170)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂本 邦博 電子技術総合研究所, 電子デバイス研究部, 主任研究官
• Keywords: Si / MBE / SiGe / PtSi / 分子線エピタキシー / 超格子 / 金属・半導体接触

Research Abstract

まず、Si(100)基板上とSi(111)基板上のPtSiの成長の違いを見るために、MBE装置内でPtSiの同時蒸着を行った。その結果,Si(111)基板上の方がSi(100)基板上より遥かに結晶性の良いPtSiがエピタキシャル成長することが分かった。RHEED及びTEM観察から、このエピタキシャルPtSiはPtSi(010)//Si(111),PtSi[001]//Si〈110〉の関係を満たす3種の配置が混在していることが分かった。
Si(111)基板上にPtSiがエピタキシャル成長することが分かったので、この上に更にSiをMBE成長させSi(111)/PtSi(010)/Si(111)サンドウィッチ構造を作製することを試みた。PtSi(010)は基板温度500℃で成長させた。PtSi(010)/Si(111)上にSiを基板温度400℃及びそれ以下で成長させた場合にはSi(111)/PtSi(010)/Si(111)のきれいなサンドウィッチ構造が得られた。しかし、基板温度が600℃になるとSi(111)/PtSi(010)/Si(111)のサンドウィッチ構造にはならなず、PtSiが柱状あるいは壁状にSi基板上に立ち、その間をSi層が埋める形でエピタキシャル成長することが、断面TEM及び高分解能SEM観察で分かった。これはPtSi層のPtが上部のSi層に拡散する事によって、PtSi層とSi層が立て方向に分離した方がエネルギー的に安定である為と考えられる。
同様なPtSiの注状構造はSi rich な状態でPtとSiを高温で同時蒸着しても得られることが既に報告されており(Coulmner Epitaxyと呼ばれている)、我々の所でも確認された。しかし、PtSi上にSiを堆積させても500℃以上では注状構造に成ると言うことは新しい発見であり、また、400℃以下であればPtSi上にSiがエピタキシャル成長すると言うことは、新しい半導体/金属/半導体超格子の可能性を示すものとして重要な結果であると考える。

Research Products

• [Publications] Y.Kumagai,K.Fujii H.Matsumoto&F.Hasegawa: "Refledion High-Energy Electron Diffraction Intensity Oscillations during Si MBE Growth of HF-Treated Si(111) Surface" Japan,J.Appl.plys.31. L1103-L1105 (1992)
• [Publications] Y.Kumagai,K.Fujii H.Matsumoto&F.Hasegawa: "PtSi/p-Si Schottky Barrier formed by Co-evaporation of Pt and Si" 11th Record of Alloy Somiconductor Plysics and Electronics Sympobiam. 11. 157-162 (1992)