固相界面反応を伴うシリコンヘテロエピタキシャル成長機構の解明

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63460055
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 安田 幸夫 名古屋大学, 工学部, 教授 (60126951)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小出 康夫 名古屋大学, 工学部, 助手 (70195650) ; 財満 鎮明 名古屋大学, 工学部, 助教授 (70158947)
• Keywords: ゲルマニウム / シリコン / ガスソ-ス分子線エピタキシャル法 / 回相界面反応 / {811}面 / 秩序構造 / 成長初期過程 / 反射電子回拆法

Research Abstract

本年度は前年度の研究成果を基に、GeH_4を用いたガスソ-ス分子線エピタキシャル法によるSi基板上のGe膜の成長初期過程を、反射電子回拆法を用いて“その場観察"した結果、以下のことが判明した。
1.本研究で行なった基板温度300〜600℃の範囲で、(811)Si基板上のGeは数原子層程度の二次元核成長の後の、島状成長することが見出された。しかも、島状結晶は優先的な結晶面を持ち、まず(811)面から成るファセットが成長し、成長とともに{311}面及び(100)面を持った結晶粒に変化していくことが明らかとなった。この結果は、前年度に行なった(100)Si基板上の成長過程とよく一致しており、{811}面が原子の配列状態を含めて、エネルギ-的に安定な結晶面であることが結論される。
2.(811)Si表面の原子配列状態を、反射電子回拆法により調べた結果、(811)Si表面はシングルドメイン(2×1)表面配列構造を持つ(100)テラス面から成るステップ面であり、このステップの高さは2原子層であることがわかった。
3.(100)Si基板上のGe膜では、島状結晶の成長速度の活性化エネルギ-は、480℃以下では0.053eV、480℃以上では0.55eVであった。また、島状結晶の形態は、480℃以下では大きさが均一で不規則な形状をしており、480℃以上では大小の短形の形状をしていることが判明した。
4.Ge膜の反射電子回拆像から、成長初期において、固相界面反応によるGeとSiの混晶化が起き、Ge及びSi原子の秩序構造が形成されていることが見出された。
今後、{811}面の安定を調べるとともに、成長初期に{811}面が成長する機構を解明する必要がある。

Research Products

• [Publications] Yasuo Koide: "Initial Stage of Growth of Ge on(100)Si by Gas Source Molecular Beam Epitaxy Using GeH_4" Japanese Journal of Applied Physics. 28. L690-L693 (1989)
• [Publications] Yasuo Koide: "Growth Processes in the Initial Stages of Doposition of Ge films on(100)Si Sufaces by GeH_4 Source Molecular Beam Epitaxy" Jounal of Crystal Growth.
• [Publications] Yasuo Koide: "Growth Processes in the Initial Stages of Ge Films on(811)Si Surfaces by GeH_4 Source Molecular Beam Epitaxy" Jounal of Applied Physics.