2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11440100
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
鈴木 隆則 理化学研究所, 表面界面工学研究室, 副主任研究員 (60124369)
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| Keywords | 半導体表面 / シリコン / 表面SHG法 / 表面電場 / 表面電荷層 / レーザー / キャリア励起 |
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| Research Abstract |
シリコン単結晶の再構成構造表面の表面近傍に生じる静電場を、特にSi(111)-7×7を対象にして、表面の対称性および静電場に敏感なレーザー表面第二高調波発生法(表面SHG法)とキャリヤーのレーザー光励起による電場変調を組み合わせて、評価する手法を確立することを目的として研究を行った。特に今年度は、前年度の予備実験結果である青色レーザー光(ポンプ光)によるシリコンのキャリヤー励起に伴うプローブ光(赤外光、1200nm)の表面SHG信号の増加、をより定量的に評価するために、時間遅延やポンプ光およびプローブ光の波長を独立に変えうる実検系を構成した。その結果、変調電場をより定量的に評価することが可能となった。
YAGレーザー3倍波、4倍波発生用結晶を用いた光学系を整備し、遅延制御システムにより2台のレーザーを同期させて、紫外光によるポンプおよびSHG法によるプローブ実験を行った結果、いずれのポンプ波長についてもポンプ光強度に依存するSHG変化が観測された。シリコンのバンド間遷移の光子エネルギーが3.4eVなので、この変化は純粋にキャリアーのレーザー励起による表面電場の信号ばかりではなく、温度変化なども含んでいる。これらを明らかにするために、異なるドープのサンプルについての測定も進めている。また、YAGレーザーの基本波(1064nm)のポンプ光に対して、微弱ながら赤色のルミネッセンスが観測された。これは、これまでに報告例が無く2光子吸収に伴う発光を観測しているものと考えられる。半導体再構成表面の基礎特性との関連が興味深いので、平行して詳細な測定を進めている。簡単なモデルについて、変調電場の解析を試みた。
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Research Products
(2 results)
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[Publications] T.Suzuki: "Surface-State transitions of Si(111)-7x7 probed using nonlinear optical spectroscopy"Phys.Rev.B. 61. R5117-R5120 (2000)
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[Publications] T.Suzuki,V.Venkataramanan and M.Aono: "Electronic structures of Si(111) in the 7×7【tautomer】"1×1"phase transition studied by surface second-harmonic generation"Appl.Surf.Sci.. 169-170. 205-210 (2001)
