Si基板上の表面再構成構造とInSbのヘテロエピタキシャル成長

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450005
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 龍山 智栄 富山大学, 工学部, 教授 (90019208)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丹保 豊和 富山大学, 工学部, 助教授 (00167511)
• Keywords: シリコン基板 / インジゥム / アンチモン / 表面再構成構造 / 交互吸着 / インジゥムアンチモン / ヘテロエピタキシャル成長

Research Abstract

SiとInSbの間におよそ19.5%と言う大きな格子定数の差があり、その間のへテロエピタキシャル成長は極めて困難である。本研研究は、Si(001)及び(111)表面上に1原子層オーダーのIn及びSbを交互に吸着させたとき、表面再構成構造、原子再配列構造がどのように変化するかを明らかにする。さらに、そのような初期の表面再構成構造がSi基板上のInSbのヘテロエピタキシャル成長に与える影響を明らかにすることを目的とする。
1. Si(001)面上のIn誘起表面再構成上へのSbの吸着
Si(001)-2xl表面上に0.5原子層のInを吸着させた場合、In吸着時の基板温度が490℃とかなり高い温度で鮮明な(4xl)構造になること、この鮮明なIn誘起(4x3)表面再構成構造の上にSbを基板温度280℃で1原子層程度堆積した時、かなり欠陥性であるが(4xl)構造に変化すること、を見出した。このIn誘起(4x3)構造がその後のInSbのヘテロエピタキシャル成長に大きな効果を持つと考え、研究を行った。その結果、In誘起(4x3)構造は、InSbのヘテロエピタキシャル成長を促進することを見出した。
2. Si(111)面上のIn誘起表面再構成上へのSbの吸着
Si(111)-7x7表面上では多くのIn誘起表面再構成構造が知られているが、本研究では比較的高温(420℃)で形成される、In被覆率が0.5原子層の(√31x√31)構造と1原子層の(4xl)構造に注目した。これらの構造上におよそ1原子層のSbを基板温度表の280℃で吸着させたとき、それぞれ(√3x√3)構造と(2xl)構造に変化すること、(2xl)構造は非常に高い秩序性を持つこと、を見出した。また、このような知見に基づきSi(111)面上では、(00l)面上に対して、InSbは比較的容易にヘテロエピタキシャル成長することを見出した。

Research Products

• [Publications] D.M.Li: "The role of (4x3) surface reconstruction induced by In adsorption for the heteroepitaxial growth of InSb on Si(001)-2x1 surface" Applied Surface Science. 130-132. 101-106 (1998)
• [Publications] D.M.Li: "Adsorption of Sb on the In-induced surface reconstructions of Si(001) and Si(111) surfaces" Surface Science. 417. 210-219 (1998)
• [Publications] B.V.Rao: "In(4x3) Reconstruction Mediated Heteroepitaxial Growth of InSb on Si(001) Substrate" Japanese Journal of Applied Physics, Part 2. 37・11A. L1297-L1300 (1998)
• [Publications] M.Mori: "Growth temperature effect on the heteroepitaxy of InSb films on a Si(001) substrate covered with Ge islands" Thin Solid Films. 333. 60-64 (1998)