Si/Ge歪み制御原子層超格子の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10305003
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 松村 正清 東京工業大学, 工学部, 教授 (30110729)
• 研究分担者: 菅原 聡 東京工業大学, 工学部, 助手 (40282842) ; 内田 恭敬 帝京科学大学, 理工学部, 助教授 (80134823)
• キーワード: 原子層成長 / Si / Ge界面 / 超格子 / ヘテロ成長 / 最表面組成

研究概要

SiH_2Cl_2と原子状Hとの交互共有による原子層成長を(100)表面でも実現した。(100)表面では吸着Siか基板と2箇所で結合しているのみであるので、3カ所で結合する(111)表面の場合に比べて、原子状HによってSiがエッチングされる現象が顕著に起こる。しかし原子状水素の照射量を最適化することで(111)面上と同程度に広い原子層成長ウインドーが得られることを実証した。
原子層成長した表面のモルフォロジーをAFMで評価した。原子層成長ウインドー外では表面には大きな荒れが観測されたが、ウインドー内では凹凸が1ML以下と極めて平坦であった。表面荒れが、Siのランダムな吸着あるいはSiCl_2によるランダムなエッチングによって生じると仮定して、レート方程式を作り、理想的な成長からのずれを表面凹凸の自乗平均平方根で評価した。理論的に予想される結果に比べて、実験結果の方が約1桁小さかった。
Si(100)基板上へGeCl_4照射のよるGeの吸着、H照射による表面Clの脱離、および基板昇温による表面被覆Hの脱離を1サイクルとして、これを15回程度繰り返すことにより、1MLのGeをSi表面に吸着させた。この1MLのGeを吸着した表面、ならびにこの上にGeH_2(CH_3)_2照射とH照射を行って2MLのGeを吸着した表面をSTMにて評価・比較した。両表面にはダイマー列とそれに直交するステップが現れること、ダイマー列には5nm間隔で線が走ることを確認した。これは格子定数の相違に基づくラインであって、表面がほぼ完全に1MLおよび2MLのGeで覆われていることを示唆している。

研究成果

• [文献書誌] M.Matsayama,M.MATUMURA: "Hetero Atomic-Layer-Epitaxy of Ge in Si(100)"Jpn J. Appl. Phys.. 印刷中. (2000)
• [文献書誌] K.Ikeda,M.MATSUMURA: "Characterization of SiALE by AFM"Electronic Material Conference. 85-85 (1999)
• [文献書誌] K.Ikeda,M.MATSUMURA: "Thermal Stability of Si/Ge Hetero Structures"Material Research Soc.Symp.. (発表予定). (2000)
• [文献書誌] K.Usami,M.MATSUMURA: "Preparation and Properties of Silica Films"J. Non-Cupt, Solid. 260. 199-207 (1999)
• [文献書誌] M.MATSUMURA: "Advanced Excimer-Laser Annealing Process"Thin Film Solid. 337. 123-136 (1999)
• [文献書誌] M.Ozawa,M.MATSUMURA: "Two-Dimensional Position-Controlled ELA"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. 5700-5707 (1999)