化合物半導体極性表面上におけるIV族半導体薄膜の動的成長過程

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455341
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 大坂 敏明 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50112991)
• Keywords: 反射高速電子回折法(RHEED) / RHEED rocking curve / RHEED強度振動法 / InSb{111}A,B-(2×2)表面 / α-Sn薄膜 / 構造解析 / 動的成長過程

Research Abstract

本研究では、反射高速電子回折法(RHEED)を用いて、III-V族化合物半導体であるInSbの{111}A,B-(2×2)表面の構造解析と、同表面上におけるIV族元素半導体(α-Sn)薄膜の動的成長過程の評価を行った。その結果を以下にまとめる。
(1)RHEEDのrocking curveを動力学的回折理論に基づいて解析することによって、当該表面の表面垂直方向に関する原子座標を決定した。In-vacancy buckling構造を持つInSb(111)A-(2×2)表面においては、最表面のIn原子が、理想表面のそれと比べてバルク側へ大きく変位(約0.8Å)しており、一方、Sb-trimerを持つInSb(111)B-(2×2)表面に対しては、Sb-trimerがInSb(111)B理想表面から表面垂直方向約2.0Åの高さに位置することが分かった。
(2)当該表面上におけるα-Snの成長過程をRHEED強度振動法を用いて動的に観察した。RHEEDの電子線視斜角をバルクの222Bragg条件を満たす約0.7度とした時には、(a)Sn/InSb(111)A系では、RHEED強度の初期増加の後、二原子層(BL)周期の振動が繰り返し出現し、(b)InSb(111)B上では、Snの膜厚が6原子層以下の時にはSnの単原子層(ML)周期の振動が、それ以上ではBL周期の振動が出現した。この条件下でのRHEED強度には主に表面の幾何学的構造が反映されるため、(a)に見られたRHEED強度の初期増加は、Snが基板のIn-vacancyサイトに優先的に吸着したことによって、表面がより平坦化されたことを示しており、一方、(b)に見られたML周期は、基板のInSb(111)B面からSn成長最表面へ偏析したSbが表面活性剤として働き、Snの表面拡散を抑制したために起こったものと解釈される。

Research Products

• [Publications] Jun Nakamura: "s-Character of MX_4 (M=C, Si, Ge, X=F, Cl, Br, I) Molecules" Journal of the Physical Society of Japan. 66. 1656-1659 (1997)
• [Publications] Jun Nakamura: "Structural stability and its electronic origin of the GaAs(111)A-2×2 surface" Applied Surface Science. 121/122. 249-252 (1997)
• [Publications] Jun Nakamura: "Nucleation of Au on KCl(001)" Surface Science. 389. 109-115 (1997)
• [Publications] Toyoaki Eguchi: "Structure and electronic state of the α-Sn(111)-(2×2) surface" Journal of the Physical Society of Japan. 67. 381-384 (1998)
• [Publications] Tetsuya Mishima: "Profile-imaging of the InSb{111}A,B-2×2 surfaces" Surface Science. (in press). (1998)
• [Publications] Masayasu Nishizawa: "Structure of the InSb(111)A-(2√3×2√3)-R30° surface and its dynamical formation processes" Physical Review B. (in press). (1998)