1997 Fiscal Year Annual Research Report
歪系分子線成長の二次元-三次元転移機構の走査電子顕微鏡その場観察による解明
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08455015
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
井上 直久 大阪府立大学, 先端科学研究所, 教授 (60275287)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本間 芳和 NTT, 基礎研究所, 特別研究員
藤村 紀文 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (50199361)
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| Keywords | 化合物半導体 / 歪系 / 分子線成長 / 三次元成長 / その場観察 / 走査電子顕微鏡 / モンテカルロシミュレーション / 自己組織化 |
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| Research Abstract |
(1)実験的解析:島の優先形成サイトの有無 昨年度に格子整合系の三次元成長には初めから二次元成長と並行して三次元島が現れる場合があることを明らかにした。この場合の島の形成サイトについて走査電子顕微鏡その場観察で検討した。成長島の中で他の島より明るいものは二層以上の高さがあり次の段階で三次元化する。これらについて成長前の対応する所を詳調べたがステップ等の異常はなかった。Si(111)面では7×7再配列構造の逆位相境界に三次元島が優先発生することが知られている。従って、GaAsの場合も2×1再配列構造の逆位相境界などが関与している可能性がある。
・ステップにおける島の優先形成 GaAs上のGaAs三次元島の形成とステップの関係を、その場観察により初期表面をwell definedにできることを利用してテラスとステップの発達した表面を準備して調べた。三次元島の密度が比較的低い場合には、ステップで優先的に三次元しやすいことが明らかとなった。
・歪みInGaAs層の二次元成長 歪みInGaAs層およびAlAsSb層on InPの二次元成長の成長条件依存性を原子間力顕微鏡観察などにより評価した。成長温度は約500℃である。格子定数のずれをΔaとするとき、Δa/a>4x10^<-3>及びΔa/a<-6x10^<-3>でミスフィット転位の導入により格子緩和を起こした。
(2)理論解析:SiGe on Si歪系で三次元成長により生じる規則化の機構を解析した。X線回折法の実験及びその結果の計算機シミュレーションとの比較によって、三次元成長により薄膜と基板の間で生じる相互拡散やGeの再表面への析出による表面偏析と2X1の表面再構成構造の存在によって規則化状態が安定になることが明らかにされた。
(3)制御:島の位置の制御については、GaAs on Si歪系において、Siのバンチしたステップを用意するとGaAsがそこに選択的に成長できることを見い出し、機構を明かにした。
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[Publications] N.Inoue,Y.Kawamura,K.Tanahashi,Y,Homma and J.Osaka: "Surface Roughening processes in GaAs MBE Studied by insitu Scanning Electron Microscopy" J.Crystal Growth. (in press). (1998)
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[Publications] Y.Kawamura,H.Kurisu,K.Yoshimatsu,A.Kamada,Y.Naito and N.Inoue: "Type II Emmision in InAlAs/AlAsSb Multiple Quantum well Layers Lattice-matched to InP Grown by Molecular Beam Epitaxy" J.Crystal Growth. (in press). (1998)
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[Publications] 棚橋克人、河村裕一、井上直久、本間芳和: "GaAsの分子線成長における二次元成長・三次元成長転移の走査電子顕微鏡その場観察" 真空. 41-7(予定). (1998)
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[Publications] 井上直久、河村裕一、棚橋克人、本間芳和: "GaAsの分子線成長における三次元成長の走査電子顕微鏡その場観察" 表面科学. 19-7(予定). (1998)
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[Publications] T.Araki,N.Fujimura and T.Ito,: "Mechanism for ordering in SiGe films with reconstructed surface" Applied Physics Letters. 71-9. 1174-1176 (1994)
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[Publications] P.Finnie and Y.Homma: "Atomic Step Networks as Selective Epitaxial Templates." Applied Physics Letters. 72-7. 827-829 (1998)
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[Publications] K.Tanahashi,Y.Kawamura,N.Inoue,Y.Homma and J.Osaka: "Inst.Phys.Conf.Ser.No160" In-Situ Scanning Electron Microscopy of Surface Roughening Processes in GaAs Molecular Beam Epitaxy, 4 (1997)
