| 研究概要 |
二酸化セリウム(CeO_2)はSiとの格子整合が最良の絶縁物であり,半導体デバイスへの有望な新材料である.本研究では従来法よりも低温で,低欠陥密度のSi(100)基板上のCeO_2(100)膜のエピタキシャル成長を実現し,ヘテロ界面の特性安定化を達成するための基礎研究を行なった.初年度は蒸発分子部分イオン化装置を導入し,E-ガンからの蒸発物質の一部をイオン化し,運動エネルギを与えることにより,CeO_2膜のエピタキシャル成長を促進する方法(バイアス蒸着法)の実験的検討を進めた..基板に負バイアスを加えてCe^+,CeO^+,CeO^+_2等の陽イオンを表面に照射する場合も大きな結晶成長促進効果が認められたが,正バイアス印加の場合は更にその効果が大きいことが判明した.その結晶成長促進効果が負イオンではなく,電子の照射効果に基づくものであることを実験的に検証できたので,第二年度には新たに電子ビーム照射装置を導入して,電子照射により表面原子にエネルギを加えて,より効率的な結晶成長促進を目指す研究を進めた.
最終年度には、電子ビーム支援蒸着法によるエピタキシャル成長実験を推進するとともに、バイアス蒸着法との比較を含めて、本研究計画全体の研究成果を総括した。バイアス蒸着法と電子ビーム支援蒸着法において,成長条件によるCeO_2エピタキシャル層の結晶性の変化を詳細に調べた.電子ビーム照射装置を用いたエピタキシャル成長温度の低温化の基礎検討実験の結果,加速電圧を120,240,360Vと増加させると,エピタキシャル成長下限温度が順次740,720,710℃と低下することが実験から明らかとなった.これは従来の成長法に比べると100℃以上の低温化に相当するものである.また,これらのいずれの結果も同一の電圧のバイアスを印加したバイアス蒸着法によるCeO_2(110)層よりも結晶性が優れていることが分かった.電子ビーム支援蒸着法が極めて有効であることが立証でき,本研究計画の目的を達成することができた.
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