エピタクシヤル成長のメカニズムとコヒーレント超薄膜の物性

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044133
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 八木 克道 東京工業大学, 理学部, 教授 (90016072)
• 研究分担者: HORN von Hoe ハノーバー大学, 国体物理研究所, 助手 ; HENZLER M ハノーバー大学, 国体物理研究所, 教授 ; 長尾 忠昭 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40267456) ; 長谷川 修治 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (00228446) ; 井野 正三 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (70005867) ; 箕田 弘喜 東京工業大学, 理学部, 助手 (20240757) ; 谷城 康眞 東京工業大学, 理学部, 助手 (40143648)
• キーワード: シリコン表面 / 相転移 / 吸着構造 / 高指数面 / SPA-LEED / REM / 表面電気伝導 / ファセット面

研究概要

各研究グループ独自の薄膜形成、吸着構造形成、物性測定等の成果、および相互訪問による共同研究の成果について述べる。
東工大独自の研究成果
1)サーファクタント媒介エピタクシーのその場REM,TEM観察により、Si(111)-In系におけるGeの成長に及ぼすInの役割を明らかにした。すなわちInは(111)面の表面エネルギーを下げるために、Ge/SiにおけるSK成長の3次元核形成を抑制すること、それが界面不一致転移の形成過程と密接に結びついていることなどである。
2)Si(111)面に780℃でAuを吸着させるとSi(111)1×1-Auの構造が形成されるが、REM法により1×1構造を形成しているSi原子数を1.3-1.7と見積もることが出来た。
3)Si(111)微斜面におけるAu吸着の際に335ファセットの形成があることを明らかにした。ファセット面は780℃でAuを吸着させ、5x2構造が形成されているときに形成され始めるが、さらに1×1構造に吸着誘起相転移を起こしても形成される。ファセット面の(111)テラス幅は5×2構造の5倍周期より短いので、5×2構造の形成が335ファセットを安定化させるものではないことを明らかにした。
東大独自の研究成果
1)Si(111)√3×√3-Ag表面に室温でAgを吸着させると電気抵抗が下がるが吸着量が0.03MLまでは吸着を停止しても抵抗が下がったままであるが、それ以上のときは抵抗は回復する。これはバンド曲がりが減少するにも関わらず抵抗が下がることから、孤立Ag原子からの表面準位へのキャリアードービングに伴う、表面準位伝導が起こっているためであることがわかった。
2)Si(111)√21×√21-(Au,Ag)表面の以上に高い電気伝導が表面準位バンドに起因することを明らかにした。
3)Si(111)表面上のCa、Srの吸着表面構造をRHEED-STMで観察し、n×1(n=1,2,3,5,7)の相図を完成させた。
ハノーバー大学での独自の成果
1)Si(111)7×7上に低温で1-10原子層成長させ、その磁気伝導を測定した。低温のために、弱い局在化と弱い非局在化が観察された。
2)吸着誘起ファセットの観察をSP-LEEDでSi(111)面および(001)面-Ag系で行い、いくつかのファセット面を見いだした。
相互訪問による研究成果
1)昨年度の訪独実験のデーターを解析し、Si(111)√3×√3-Auの1×1構造への相移転をSPA-LEEDで観察した。SPA-LEED強度の詳細な温度依存性の測定から、相移転の臨界指数が3-state Pottsと整合することがわかった。
2)Si(001)-AgおよびSi(111)-Au系の吸着過程のREMその場観察を来日して行い、吸着誘起ファセットの形成過程を解析した。
3)訪独してSPA-LEED法でSi(001)Au過程のファセット形成過程を観察した。その結果、4°オフの試料で、(911)、(711)のファセット形成過程が明確に観察された。データの解析は現在実行中である。

研究成果

• [文献書誌] H.Tamura,K.Nishii,H.Minoda,Y.Tanishiro and K.Yagi: "Studies of surface stress by reflection electron microscopy and transmission electron microscopy" Surface Sci.357-358. 576-580 (1996)
• [文献書誌] H.Minoda,Y.Tanishiro,N.Yamamoto and K.Yagi: "In-situ TEM observation of surfactant-mediated epitaxy:growth of Ge on an si(111) surface mediated by in:" Surface Sci.357-358. 418-421 (1996)
• [文献書誌] Y.Sidahara,K.Aoki,Y.Tanishiro,H: "PEEM and REM studies of surface dynamics:Electromigration and C1 adsroption and desorption:" Surface Sci.357-3528. 518-521 (1996)
• [文献書誌] Y.Sidahara,K.Aoki,Y.Tanishiro,H.Minoda and K.Yagi: "REM and TEM studeis of thin film growth dynamics on Si surfaces:" Mat.REs.Soc.Symp.Proc.404. 131-140 (1996)
• [文献書誌] C-S Jiang,S.Hasegawa,and S.ino: "Surface conductivity for Au or Ag on Si(111)" Physical Review. B54. 10389-10392 (1996)
• [文献書誌] Y.Nakajima,G.Uchida,T.Nagano,and S.Hasegawa: "Two-dimensional gas phase of adatoms on the Si(111)-√3×√3-Ag surface detected through changes in electrical conduction" Physical Review. B54. 14134-14138 (1996)
• [文献書誌] X.Tong,S.Hasegawa,and S.Ino: "Structure and electrical conductance of the Si(111)-√3×√3-Ag surface with additional Ag adsorption at low temperatures" Physical Review. B55. 1310-1313 (1997)
• [文献書誌] J.Wollsheloeger and M.Meier: "Film and Interface Morphology of CaF2 Grown on Si(111) at Low Temperature:" J.Appl.Phys. 79. 7373 (1996)
• [文献書誌] D.Bahr,F.Falta,G.Materlik,B.H.Muller and M.Horn-von Hoegen: "X-ray Interface characterization of Ge delta Layers on Si(001)" Physica. B221. 96 (1996)
• [文献書誌] M.Henzler: "Gowth of epitaxila monolayers:" Surface Sci. 357-358. 809-819 (1996)