2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11555188
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
大坂 敏明 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50112991)
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| Keywords | Si(111) / 微傾斜表面 / 薄膜成長形態の制御 / 臨界膜厚 / 歪み緩和 / ステップ |
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| Research Abstract |
本研究では、Si(111)基板表面上に微傾斜面をつくり、その面上にSiと同じIV族元素であるSnを成長させ、Sn薄膜の成長形態を制御することを狙っている。昨年度は、実験に先立ち、keatingポテンシャルを用いて弾性エネルギーを求めることによりα-Sn/Si(111)界面でのステップによる歪み緩和を検証したところ、Si(111)微傾斜表面上では、α-Sn/Si(111)界面で蓄積される弾性歪みエネルギーをステップによって効果的に緩和することで、臨界膜厚以上のα-Sn擬形態層が成長できることが示唆された。本年度は、これらの結果を踏まえ、Si(111)微傾斜表面上に実際にSn薄膜を成長させ、その過程を反射高速電子回折法(RHEED)および走査トンネル顕微鏡法(STM)を用いて評価した。
まず、Si(111)微傾斜基板表面の評価を行った結果、Si(111)微傾斜表面のもつ、(1)テラスが基板表面垂直方向に対して傾いている、(2)テラス幅が非常に狭い、という特徴に起因するRHEEDパターンが得られた。また、STMによる観察結果とあわせて、この表面のステップが直線的であること、テラス幅が均一でないことを明らかにした。
次に、微傾斜表面上でのSi(111)-√3×√3-R30゜-Sn構造の作製を試み、微傾斜表面上でも√3-Sn構造が現れることを明らかにした。このとき、余剰のSnはα-Sn相となり、それはSi(111)面から[112]方向に19.5゜傾いたファセットを形成していた。さらにSn成長を続けると、β-Sn相が出現したが、Snの柔軟な格子伸縮により、α-Sn相が再び誘起され、最終的にはα-Snの層状成長に至った。これらの結果は、微傾斜表面を用いれば、ヘテロエピタキシャル成長する薄膜の形態を制御可能であることを示すものである。
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