|
本年度は、非晶質リシコン膜を加熱した時、結晶化に先んじて起こる構造緩和の過程を、ラマン散乱スペクトルの変化から光学的に測定した。測定試料は、単結晶Si及びSiO_2膜上に、マイクロ波プラズマ・デボジション法により非晶質Si膜を形成したもので、Geを不純物として10%まで混入した。形成温度は300℃前後である。また、イオン注入法でSi単結晶基板に2.5×10^<16>ion/cm^2迄のGeを注入して、非晶質化とGeド-プを同時に行なった試料も用い、非晶質膜の形成法が構造緩和に及ぼす効果を調べた。
10^<15>ion/cm^2迄のド-ズで、且つ160keVの高エネルギ-イオン注入試料では、構造緩和は、不純物を含まぬ非晶質Siについて従来報告されている振舞に近く、ラマンスペクトルのTOピ-クは、熱処理により初期値の460cm^<-1>から480cm^<-1>に移動し、スペクトルの半値幅は45→30cm^<-1>と減少した。これは非晶質構造の原子結合角θのばらつきΔθの減少に対応している。プラズマ法で作ったGeを含まぬ試料では、TOピ-クは初期値の470以下から480cm^<-1>前後に移動し、半値幅は40cm^<-1>以下へと減少し、上記とほぼ同様の挙動を示した。
一方、Ge濃度の高い、50keV、2.5×10^<16>注入の試料では、TOピ-クのシフトや半値幅の変化は熱処理に対して変化が少なく、更に10%のGeを含むプラズマ形成膜ではTOピ-クは470→460cm^<-1>と逆向きにシフトし、半値幅は徐々に増加した。
これらの結果は、非晶質Si膜の加熱による構造緩和が、非晶質膜中の不純物濃度に依存し、且つ非晶質膜の形成法にもよることを示している。計算の面では、ラマンスペクトル解析用に、フォノンスペクトルの計算プログラムを開発中である。リカ-ジョン法を用いボルン力を仮定してダイナミカルマトリックスを求め、結晶Siのフォノンスペクトルを計算し、プログラムの有効性を確認した。Si-Ge混晶、非晶質Si等のフォノンスペクトルの計算、結晶Siと非晶質Siの界面における電子状態の解析についても、現在進行中である。
|
