シリコンカーバイド表面の酸化及び金属薄膜との反応過程の解析と界面制御技術の確立

• Project/Area Number: 04J00228
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 星野 靖 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: シリコンカーバイド / イオンビーム分析 / 光電子分光 / 分子線エピタキシー / 酸化膜 / ヘテロ界面 / 表面原子配列 / 核反応分析 / 表面界面原子配列 / 表面界面電子物性 / イオン散乱 / 酸化膜半導体

Research Abstract

最終年度となる本年度もひきつづき、『シリコンカーバンド表面の酸化及び金属薄膜との反応過程の解析と界面制御技術の確立』というテーマに沿って研究活動を進めた。本年度主に注目した研究は、(1)シリコンカーバイド炭素終端面の構造・電子状態および金属との初期反応過程、(2)同位体を利用した酸化・酸窒化処理における窒素、炭素、酸素の挙動解析である。まず前者に関して、代表的な表面構造として3x3周期構造が知られているが、表面処理法により異なる3種類の3x3構造を取ることを新たに発見した(Surface Science印刷中)。また、産業技術総合研究所(関西センター)との共同研究の下これらの表面に対する第一原理理論計算を行い、その構造的安定性や局所電子状態に関し理論的にアプローチした。さらに、異なる構造を有する表面にNiを蒸着すると、表面モーフォロジーや界面電子状態に大きな違いが生じることが分かった。これら原子層レベルでの系統的な研究により、初期表面構造が金属半導体界面物性大きな影響を与えること示した。一方、後者の同位体を用いた酸窒化過程の研究では、酸素、窒素の深さ分布を中エネルギーイオン散乱および共鳴核反応(パリ第6・7大学ナノサイエンス研究所)により原子層レベルで測定し、反応初期における各原子の振舞を研究した(Surface Science 601,706(2007).)。また、基板に13Cを用い成長させたSiC基板を利用し、酸化処理による炭素の挙動を共鳴核反応法を用い分析した。これら一連の研究は、1月にレヴューとしてJournal of Physics Dに投稿された。

Research Products

• [Journal Article] Kinetics of oxynitridation of 6H-SiC(1120) and the interface structure analyzed by ion scattering (2007)
  • Author(s): T.Okawa, R.Fukuyama, Y.Hoshino, T.Nishiumura, Y.Kido
  • Journal Title: Surface Science 601 Pages: 706-706
• [Journal Article] Atomic and Electronic Structures of 6H-SiC(000-1)-3×3 Surfaces (2007)
  • Author(s): F.Takeuchi, R.Fukuyama, Y.Hoshino, T.Nishimura, Y.Kido
  • Journal Title: Surface Science (印刷中)
• [Journal Article] Atomic and electronic structures of ultrathin Ni-deposited SiC(000-1)-2x2 surface (2005)
  • Author(s): Y.Hoshino, Y.Matsubara, T.Nishiura, Y.Kido
  • Journal Title: Physical Review B 72 Pages: 235416-235416
• [Journal Article] Atomic structure of Si-rich 6H-SiC(000-1)-2x2 surface (2005)
  • Author(s): Y.Hoshino, R.Fukuyama, Y.Matsubara, T.Nishimura, S.Tanaka, M.Kohyama, Y.Kido
  • Journal Title: Physical Review B 71 Pages: 195331-195331
• [Journal Article] Initial growth processes of ultra-thin Ni layers on Si(111) and electronic structure of epitaxially grown NiSi_2 (2005)
  • Author(s): T.Nishimura, J.Takeda, Y.Asami, Y.Hoshino, Y.Kido
  • Journal Title: Surface Science 588 Pages: 71-71
• [Journal Article] Dynamic response of target electrons upon low and medium energy ion impact (2005)
  • Author(s): T.Okazawa, Y.Hoshino, T.Nishimura, K.Umezawa, S.Nakanishi, Y.Kido
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 230 Pages: 31-31
• [Journal Article] Ultra-thin Ni layers grown epitaxially on SiC(0001) at room temperature (2004)
  • Author(s): Y.Hoshino, S.Matsumoto, Y.Kido
  • Journal Title: Physical Review B 69 Pages: 155303-155303
• [Journal Article] Interfacial reactions between ultra-thin Ni layer and clean 6H-SiC(0001) surface (2004)
  • Author(s): Y.Hoshino, S.Matsumoto, T.Nakada, Y.Kido
  • Journal Title: Surface Science 556 Pages: 78-78
• [Journal Article] Oxidized surface structure and oxidation kinetics for C-terminated 6H-SiC(000-1) (2004)
  • Author(s): Y.Hoshino, R.Fukuyama, Y.Kido
  • Journal Title: Physical Review B 70 Pages: 165303-165303
• [Journal Article] Atomic scale characterization of HfO2/Al2O3 thin films grown on nitrided and oxidized Si substrates (2004)
  • Author(s): T.Nishimura, T.Okazawa, Y.Hoshino, Y.Kido, K.Iwamoto, K.Tominaga, T.Nabatame, T.Yasuda, A.Toriumi
  • Journal Title: Journal of Applied Physics 96 Pages: 6113-6113
• [Journal Article] Atomic structure of Si-rich 6H-SiC(000-1)-2x2 surface
  • Author(s): Y.Hoshino, R.Fukuyama, Y.Matsubara, T.Nishimura, S.Tanaka, M.Kohyama, Y.Kido
  • Journal Title: Physical Review B (印刷中)
• [Journal Article] Dynamic response of target electrons upon low and medium energy ion impact
  • Author(s): Y.Kido, T.Okazawa, Y.Hoshino
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B (印刷中)