ヘテロ成長におけるローテーショナル・ツイン生成機構の解明とその制御

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04227213
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 古川 静二郎 東京工業大学, 総理工, 教授 (60016318)
• 研究分担者: 川崎 宏治 東京工業大学, 総理工, 助手 (10234056) ; 佐々木 公洋 東京工業大学, 総理工, 助手 (40162359) ; 松村 英樹 北陸先端科技大, 材料科学研究課, 教授 (90111682)
• キーワード: ヘテロエピタキシー / 界面 / ローテーショナル・ツイン / 双晶 / 二段階成長 / 弗化物 / シリコン

研究概要

Si(111)上にCaF_2を成長させる際に生じるツインが2段階成長により抑制できる現象の機構が以下のように明らかになった。2段階成長の初期層を成長する温度を変化させることにより、その温度での(熱力学的に)安定な一方の結晶方位に結晶成長がおこることを、X線回折及びMEEDパターンにより明らかにした。また、低温(約200℃)で成長したCaF_2の膜厚が8原子層よりも薄い場合は、その後高温(約600℃)にすることで、結晶方位がツイン発生の方位へ回転することが確かめられた。この逆過程は起こらないことから、低温成長界面は準安定状態であり、高温によって安定なツイン方位での成長あるいはこの方位への回転が起こると考えられる。以上より2段階成長において、初期層の厚みを8原子以上にすれば、ツインを抑制し基板と同じ方位に結晶成長可能であると結論した。
またGaAs/CaF_2界面においても、GaAsの結晶成長を類似の二段階成長法で行うことでGaAsのツインを抑制できることが分かった。さらにGaAs成長に対して従来より行っている電子線照射によるCaF_2表面FをAsで置きかえるという改質に用いる電子線の低エネルギー限界値を求め、さらにその機構の推測がXPSで明確化できる見通しを得た。

研究成果

• [文献書誌] A.Ono,K.Tsutsui,S.Furukawa: "¨Control of Epitaxial Relation of GoAs Film on Fluoride/Si(111) Strufcture¨" Jpn.J.of Appl.Rhys.31. 3812-3815 (1992)
• [文献書誌] A.Ono,K.Tsutsui,S.Furukawa: "¨Control of Rotational Twins in a SOI-GaAs Film Grown on Surface Modifide Fluoride/Si(111)¨" Appl.Surf.Science. 60/61. 608-612 (1992)
• [文献書誌] H.Mizukami,A.Ono,K.Tsutsui and S.Furukawa: "¨A Novel Growth Method for High Quality GaAs/CaF_2/Si(111) Structures by using Type-A CaF_2 Film¨" Mat.Res.Soc.Proc.237. 505-510 (1992)
• [文献書誌] S.Ohmi,K.Tsutusi,S.Furukawa: "¨Mechanism of Epitaxial Growth of CaF_2 on Si by the 2-step Growth Method.¨" Eleventh Record of Alloy Semiconductor Physics and Eleletronics Symposium. 209-214 (1992)
• [文献書誌] A.Izumi,K.Tsutsui,S.Furukawa: "¨Study of Surface Modification of CaF_2 on Si(111) by Low-Energy Electron Beam¨" Eleventh Record of Alloy Semiconductor Physics and Electronics Symposium. 215-220 (1992)
• [文献書誌] 大見,水上,筒井,古川: "「二段階成長法により成長したSi(111)基板上におけるエピタキシャル関係の初期層厚み依存性」(29a-ZC-6)" 1992年春季応用物理学会 予稿集. (1992)