| 研究課題/領域番号 |
07650001
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
応用物性・結晶工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
遠田 義晴 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (20232986)
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| 研究分担者 |
庭野 道夫 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (20134075)
末光 眞希 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (00134057)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| キーワード | Si(100) / 薄膜成長 / 紫外光電子分光 / 振動 / その場観察 / リアルタイム / RHEED / 光電子強度 |
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| 研究概要 |
Si(100)上のシリコン気相成長中に紫外光電子分光その場観察(リアルタイムUPS)を行い、UPS表面準位の強度が周期振動する事を世界で初めて発見した(UPS振動)。この振動を用いれば結晶成長をその場で単原子層精度で観察・制御する事が可能となる。本研究はこのUPS振動法が何故生ずるかを解明することにある。具体的な研究成果を以下に記す。
1.UPS振動を引き起こす結晶成長モデルをたて数値計算シミュレーションを行い実験結果と比較しモデルの妥当性を検証した結果、これまでに実験でわかっているSi単原子成長による超格子構造の周期的な入れ代わりで説明されることがわかった。また同時に反射型高速電子線回析(RHEED)振動のシミュレーションを行った結果、UPS振動の方が広範囲の成長条件で発現可能であることがわかった。
2.シングルドメインSi(100)上のSi_2H_6を用いたガスソース分子線エピタキシ(GSMBE)中にRHEED振動を測定した。様々なGSMBE条件で振動周期から得られる成長速度を測定し、UPS振動法で得られた周期がどのくらいの成長に対応するかを調べた。その結果、UPS振動の1周期は2原子層の成長に対応することが系統的に示された。これによりUPS振動の起源は表面再配列構造の交代によるものであることが直接的に示された。
3.リアルタイムUPSをシリコン熱酸化膜の初期成長素過程に応用した。その結果、650℃を臨界温度とし、それより低温では酸化はLangmuir吸着型で進行し、高温側では2次元島成長で進行することがわかった。両者の成長様式を決定しているのは酸化膜の再脱離反応の有無であることも明らかとなった。
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