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

1993 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 / Si / Ge歪超格子 / サーファクタント / B吸着 / HBO_2 / 表面偏析

Research Abstract

Si/Ge歪超格子を作製する際にGeが表面偏析し、界面急峻性が劣化してしまうことを防ぐため、Ge上にSiを成長する前にサブMLのホウ素(B)をサーファクタントとして吸着させておくことでGeの表面偏析を抑制することを考えた。
Si-MBEでは高融点の単体Bを蒸発させることが難しいので、まずSi-MBEで使用可能なHBO_2をSi(111)表面へ照射する事でBのみを吸着できるかどうか検討した。その結果、基板温度700℃以下でHBO_2を照射した場合には基板表面におけるHBO_2の分解及びBの吸着過程でSi表面の酸化が同時に進行してしまうが、基板温度700℃以上ではBのみを吸着させる事ができ、かつその際のRHEED強度変化を観測する事でBの吸着量が制御出来る事が分かった。
次に上述の方法でBを0〜1ML吸着させたSi(111)表面上にSiを成長し、その際のRHEED強度振動を観測する事で吸着BがSiのMBE成長に与える影響、及びSi成長中のBの表面偏析挙動を検討した。まず基板温度450℃でB吸着面上にSiを成長した結果、初期B吸着量が1/3ML以上の表面にSiを成長した場合、成長初期に通常の2倍の4ML周期のRHEED強度振動が数回観測され、その後通常の周期に戻った。これは表面に偏析してきているBが1/3ML以上の間はSiが通常の2倍の4ML高さの二次元島の形成によりラフ・フラット成長をしているためであることがわかった。またBの表面偏析の基板温度依存性を検討したところ、基板温度600℃以上では表面偏析性が急激に高まることが分かった。このことはSi/Ge超格子作製時のサーファクタントとしてBが有効である可能性を示す重要な結果であると考えられる。

Research Products

• [Publications] Y.Kumagai,K.Ishimoto,R.Mori and F.Hasegawa: "Temperature Dependence of Boron Adsorption during HBO_2 Irradiation on Si(111)Surface Evaluated by Reflection High-Energy Electron Diffraction" Japanese Journal of Applied Physics. 33. L1-L4 (1994)
• [Publications] Y.Kumagai,F.Hasegawa,K.Park: "Planar to columnar transformation of PtSi in the epitaxial growth process of Si/PtSi/Si(111)double heterostructures" Journal of Applied Physics. 75. (1994)
• [Publications] Y.Kumagai,F.Hasegawa,K.Park: "Planar to columnar structure transition of MBE grown Si/PtSi/Si(111)double heterostructure" Proceedings of the First International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces(ISCSI-1). (1994)