Si基板上の表面再構成構造とInSb薄膜のヘテロエピタキシャル成長

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450005
• Research Institution: TOYAMA UNIVERSITY
• 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 / インジゥムアンチモン / 単分子薄膜 / 相図

Research Abstract

これまで過去2年間、Si(001)及び(111)表面上に1原子層(ML)オーダーのIn及びSbを交互に吸着させたとき、表面再構成構造がどのように変化するか、また、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研究してきた。本年度は、Si(111)-7x7上のIn誘起超構造上にさらにSbを吸着させたときの表面再構成の変化の詳細について研究し、相図を作成した。
Si(111)-In(4x1)(Inの被覆率は0.75ML)上に0.5から0.7MLのSbを吸着させたとき、250℃以下の吸着の場合、InSb(111)‖Si(111)、InSb(112)‖Si(110)の方位関係を持った格子緩和したInSb単分子層が成長する。このような方位関係では、InSbとSiの間の見かけの格子不整合は7%に低下することになる。このとき、Si-Sbの結合がSi-Inの結合に置き換わっており、このInSb単分子薄膜はSi-Sb-Inの積層状態になっていること見出した。
250℃以上の吸着では、0.5MLのSb吸着により、シュードモルフィックなInSb単分子薄膜が大きな欠陥を伴って成長する。このInSb単分子薄膜もSi-Sb-Inの積層状態である。Si-Sb-Inの積層構造は、Sb吸着を0.5ML以上にすると破壊され、Inはアイランド化又は脱離し、Sbは秩序構造を形成する。300℃、350℃での1MLのSb吸着はそれぞれSb(2x1)、Sb(√3x√3)表面再構成を誘起する。
Si(111)-In(√31x√31)(Inの被覆率は0.5ML)上でのSbの吸着ではSi(111)-In(4x1)上と比較して特に新しい再構成は生じなかった。1MLのSb吸着はSb(2x1)、Sb(√3x√3)表面再構成を誘起する。
Si(111)-In(√3x√3)(Inの被覆率は0.3ML)上でのSbの吸着では300-400℃で0.3-0.7MLのSbに対してSb(√7x√7)構造が形成される。1MLのSb吸着はSb(2x1)、Sb(√3x√3)表面再構成を誘起する。

Research Products

• [Publications] B.V.Rao: "Growth temperature dependent role of In (4x1) surface for the heteroepitaxy of InSb on Si (111)"Journal of Applied Physics. 87. 724-729 (2000)
• [Publications] M.Mori: "Effect of current flow direction on the heteroepitaxial growth of InSb on Ge/Si (001) substrate heated by direct current"Applied Surface Science. 159-160. 328-334 (2000)
• [Publications] B.V.Rao: "Growth temperature effect on the heteroepitaxy of InSb on Si (111)"Applied Surface Science. 159-160. 335-340 (2000)
• [Publications] B.V.Rao: "Role of In (4x1) superstructure on the heteroepitaxy of InSb on Si (111) substrate"Applied Surface Science. 162-163. 263-269 (2000)
• [Publications] B.V.Rao: "Effect of In (4x1) Reconstruction Induced Interface Modification on the Growth Behavior of InSb on Si (111) Substrate,"Jpn.J.Appl.Phys.. 39,Part 1,No.7A. 3935-3942 (2000)
• [Publications] B.V.Rao: "Sb adsorption on Si(111)-In( 4x1) surface phase"Applied Surface Science. (to be published).
• [Publications] B.V.Rao: "How Si (001)-In (4x3) Reconstruction Improves the Epitaxial Quality of InSb Films Grown on (001) Substrates?"Surface Science. (to be published).
• [Publications] B.V.Rao: "Twinned InSb molecular layer on Si(111) substrate"Surface Science. (to be published).
• [Publications] B.V.Rao: "Heteroepitaxial Growth of High Quality InSb on Si (111) Substrate Using 2-step Growth Method"Semiconductor Science & Technoplogy. (to be published).
• [Publications] B.V.Rao: "Growth of high-quality InSb films on Si(111) substrates without buffer layers."J.Crystal Growth. (to be published).
• [Publications] B.V.Rao: "Structural transformations during Sb adsorption on Si (111)-In (4x1) reconstruction"Jpn.J.Appl.Phys.. (to be published).