積層界面の評価と界面反応過程の解明

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01650001
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 菊田 惺志 東京大学, 工学部, 教授 (00010934)
• 研究分担者: 中谷 信一郎 東京大学, 物性研究所, 助手 (40198122) ; 泉 弘一 東京大学, 工学部, 助手 (10184574) ; 石川 哲也 東京大学, 工学部, 助教授 (80159699) ; 高橋 敏男 東京大学, 物性研究所, 助教授 (20107395) ; 河津 璋 東京大学, 工学部, 助教授 (20010796)
• キーワード: 金属半導体界面 / 界面構造解析 / X線定在波法 / X線表面回折法 / 平面波X線トポグラフィ / 走査型トンネル顕微鏡 / 高分解能電子顕微鏡 / イオン散乱分光法

研究概要

本研究の目的は「金属半導体界面」を基礎的観点から解明することであり、計画研究の第3班として組織されている。本年度は主として機器の整備を行う一方、予備実験を進めた。
(1)放射光X線を利用してX線定在波法の実験を行う界面構造評価装置を設計、製作した。試料用ゴニオメーターには高精度の回転機構が付属している。超高真空内で試料結晶が処理され、回折条件下での螢光X線の収量変化が半導体検出器で測定される。一方、実験条件でのシミュレーション計算を行った。(2)X線表面回折法の実験のためにX線検出器回転機構、試料処理機構などを整備した。放射光X線を用いてSi(III)面上のAgの系の初期界面構造を解析した。(3)平面波X線トポグラフィとロッキングカーブ法のための計測制御系の開発を行った。さらに超平面波入射の場合のロッキングカーブを測定し、副極大のビジビリティに対する結晶の完全性の影響を調べた。(4)走査型トンネル顕微鏡に試料マニプレーターと試料受渡し機構を組み込み、種々の固体表面の観察を行って、装置を総合的に整備した。(5)高分解能電子顕微鏡により主として高温超電導体セラミックスの観察を行い、材料内部に生じた微細構造、特に粒界、異種相界面を原子レベルで解析した。(6)1KeV程度のイオンビームを用いて10数原子層下の埋もれた界面も見ることのできる同軸型直衝突イオン散乱分光法を用いて、金属半導体界面、特にAg/Si(III)界面の形成初期過程をリアルタイムでモニターした。(7)結晶内部での高速イオンの振舞いをモンテカルロ・シミュレーションにより調べ、高速粒子の空間分布と速度分布を計算し、埋もれた界面の原子変位の定量解析用のデータベースを得た。(8)Al配線とSi基板とが相互拡散するのを防止する拡散防止層として導電性酸化物のReO_2、SrVO_3、RuO_2が適していることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] 菊田惺志: "原子構造ーーX線による解析" 表面科学. 10. 666-675 (1989)
• [文献書誌] Koichi Izumi: "Structural Investigation of Si(III)√<3>×√<3>-In by Low-Energy Ion-Scattering Spectroscopy" Japanese Journal of Applied Physics. 28. 1742-1745 (1989)
• [文献書誌] Toshio Takahashi: "Studies on Si(III)√<3>×√<3>-Bi and-Ag surfaces by x-ray diffraction under nearly normal incidence" Review of Scientific Instruments. 60. 2365-2368 (1989)
• [文献書誌] 高橋敏男: "X線回折法によるSi(III)表面上の√<3>×√<3>-Ag構造の解析" 放射光. 2. 55-62 (1989)
• [文献書誌] Tetsuya Ishikawa: "X-Ray Topography with Highly Collimated Beam at the Photon Factory" Review of Scientific Instruments. 60. 2490-2493 (1989)
• [文献書誌] Tomohisa Kitano: "Contrast Analysis on Equi-Lattice-Spacing Mapping X-Ray Topographs for an Undoped GaAs Crystal with Cellular" physica status solidi. a115. 383-387 (1989)
• [文献書誌] 吉村雅満: "STM/STSを用いた半導体表面の研究" 表面科学. 10. 579-587 (1989)
• [文献書誌] Masamitsu Yoshimura: "Observation of(BEDT-TTF)2[Cu(NCS)2]by a Scanning Tunneling Microscopy" Journal of Vacuum Science Technology. A8. (1990)
• [文献書誌] Shigeo Horiuchi: "Effect of fluorine doping on the synthesis of high-Tc Bi-based superconductors" Journal of Japanese Ceramics Society. 97. 992-997 (1989)
• [文献書誌] Yoshio Matsui: "Profile-imaging of wavy cleavge surface of Bi_2Sr_2-CaCu_2O_4 by high-resolution transmission electron microscopy" Japanese Journal of Applied Physics. 28. L946-L948 (1989)
• [文献書誌] M.J.Ramstad: "Real-Time Monitoring of Nucleation and Growth in the Epitaxial Growth of Ag on Si(III)" Physical Review Letters B. (1990)
• [文献書誌] A.Yamama: "Silicidation of Patterned Narrow Area of Porous Silicon" Vacuum. (1990)
• [文献書誌] Masamitsu Yoshimura: "The Physics and Chemistry of Organic Superconductors" Springer Verlag, (1990)
• [文献書誌] 堀内繁雄: "積層材料技術" コロナ社, 460 (1989)