2005 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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| 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所, 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 / X線回折 |
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| Research Abstract |
本研究は、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IV族系半導体ヘテロエピタキシャル薄膜を作製するために、歪系ヘテロ界面における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。前年度までに、Ge/Si(001)構造の界面刃状転位ネットワークの形成によって、極めて均一な歪分布を有する歪緩和層が作製できることを明らかになったが、界面には不規則に60°転位が残留していた。当該年度は、極薄Ge中間層を成長初期に形成することで、この60°転位の発生を抑制する手法を開発した。実験には種々のオフ角を有するSi(001)基板を用意し、分子線成長法によって基板温度400℃で約0.5nmの極薄Ge層をエピタキシャル成長させた。引き続き、膜厚35nmのアモルファスGe層を室温成長した後、固相エピタキシャル成長させ、最後に超高真空中で700℃の熱処理を行った(試料A)。比較として、膜厚35nmのGe層を200℃でエピタキシャル成長し、その後、超高真空中で700℃の熱処理を行った試料Bも用意した。X線回折(XRD)および透過電子顕微鏡法(TEM)等により結晶性および転位構造評価を行った。試料Aおよび試料BのXRD-Ge(004)ロッキングカーブ測定の結果、試料A、BともにBraggピークの裾にdiffuse scatteringに起因する強度が観測されたが、試料Aの強度は試料Bに比べて小さいことが判明した。平面TEM観察からは、試料Aにおいて刃状転位ネットワーク中に不規則に導入される60°転位の総計長さが、試料Bよりも約28%短いことが明らかになった。極薄Ge層が形成するハットクラスタ構造によって刃状転位導入の規則性が向上し、その結果、60°転位が抑制されて歪緩和Ge層のモザイシティを低減できたと考えられる。
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