2004 Fiscal Year Annual Research Report
超均一歪場の実現に向けたIV族系半導体ヘテロ歪結晶格子の変形制御
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16360005
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
酒井 朗 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20314031)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
財満 鎭明 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70158947)
中塚 理 名古屋大学, エコトピア科学研究機構, 助手 (20334998)
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| Keywords | シリコン / ゲルマニウム / 歪み / ヘテロエピタキシャル / 転位 / 欠陥 / 透過電子顕微鏡 / 高分解能X線回析2次元逆格子マッピング |
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| Research Abstract |
本研究は、IV族系半導体超高速電子デバイス等への適用に資する、超均一歪場を有するヘテロエピタキシャル薄膜の作製のために、歪系ヘテロ界面の格子不整合転位種の特定と導入機構の操作に基づいた薄膜結晶の変形制御プロセスを開発することを目的としている。当該年度においては、主に以下の研究成果が得られた。
IV族半導体のうち、siとGeのヘテロエピタキシャル成長法を用いた歪緩和層の作製において、基板表面の物理的修飾と薄膜形成の極初期で発生する欠陥形態の制御に基づく全歪緩和層の変形挙動を調べた。ここでは先ず、試料に対して6軸の精密操作を可能する、超高真空対応試料操作システムを新たに開発した。本装置を現有の超高真空薄膜成長装置に組み込むことによって、多元素・歪系分子線エピタキシャル成長を行い、界面の欠陥制御を試みた。表面方位(001)面から種々の角度で僅かに傾斜させたSi基板を用いて、その表面にGe薄膜を分子線エピタキシャル成長し、薄膜のモフォロジーと歪形態、及びGe/Si(001)界面に導入される60°転位及び90°転位の構造を、それぞれ、高分解能X線回折2次元逆格子マッピング法(RSM)、及び透過電子顕微鏡法(TEM)を用いて解析した。基板面内の複数の方向からX線を入射させて2次元RSMを行うことで擬3次元的逆格子マップを計測した結果、基板表面に平行な[110]方向に2°、4°の角度で傾斜させた基板上のGe薄膜においては、基板の微傾斜方向に対して180°反転した方向にGeの[001]方位が傾斜し、その傾斜角度は基板の傾斜角とともに増大することが明らかになった。また、界面には、ネットワーク状に規則配列した90°転位が観察された。RSMにおける回折スポットの半値幅によれば、それらのGe薄膜結晶の角度分散は小さく、モザイシティが低減された均一な歪形態を有することが明らかになった。
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