| 研究概要 |
Siの原子層スケール結晶成長の探索の一環として、先の論文(Y.Suda et al.:J.Vac.Sci.Technol.A8,61(1990))でその可能性を示唆したSi_2H_6/Si(100)2x1系を取り上げ、まず、RHEED(反射型高速電子線回折)による表面構造解析の手段を用いて、基板温度を室温から975Kの範囲の時の吸着反応および初期成長反応について明らかにした。525K以下では、吸着したSiがダイマーを形成せず、下地の2x1周期が保存され、且つ、1原子層未満で飽和し、自己停止機能を発現することを明らかにした。525K〜575Kでは、弱い三次元成長が見られ、水素の引き抜き反応の結果に因るとして解釈した。575K以上ではテラス成長が次第に広がり、水素の脱離、ダイマー形成およびSi原子の泳動の結果として解釈した。
つぎに、飽和吸着面の熱励起反応過程を解析した。およそ975K以上では原子が平面方向に泳動しダイマーを形成してエピタキシャルに成ることを示した。さらに、飽和吸着とこのような熱励起プロセスを交互に繰り返すと、2サイクルでおよそ1原子層成長することを示した。この結果は、(1)飽和吸着量がおよそ1/2原子層であること、(2)サブ原子層を単位としてエピタキシャル成長が可能と考えられること、(3)熱励起反応を制御することでSi原子を移動させ表面を平坦化できると考えられること、を明らかにした。
これらの解析結果を基に、熱励起反応にAr^+レーザーを用いて、〜0.44原子層/サイクルのSiのデジタル成長に成功した。この結果、サブ原子層を単位とする新しいデジタル成長法(サブ原子層エピタキシー)提案し、さらに、電子線励起への応用を図っている。これらの成果は学会、シンポジュムで3件発表した。
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