| 研究概要 |
シリコン表面に関する原子レベルの研究は盛んであるが、本研究で着目したのはもっとも研究例の少ない(110)面である。この表面を清浄化すると一次元の凹凸構造が形成される。その周期は5nmであり、低次元構造のテンプレートとして最適であると考えられる。表面の原子配列は我々が独自に解析し、シリコンの5員環(ペンタゴンと呼ぶ)がペアをなしていることを見出した。ただしこのペンタゴン構造はバルクとは異なる構造であり何らかの歪み場が生じるものと容易に考えられる。この歪みを緩和するために凹凸、すなわちステップが導入されたと理解してもよい。このような視点から、この歪みを変化させるとステップの密度、すなわち周期を制御しようというのが本研究のアイディアである。ここで歪みを変化させる方法として、同属原子であるスズ、ゲルマニウムを表面に吸着させることに着想した。本年度はスズを吸着させ周期の制御が可能であるかどうかを調べ以下の結果をえた。
(1)Si(110)"16x2"清浄表面にスズを吸着していくと、0.4MLまでの吸着量に対して、"28x2","14x2","7x2"と構造が変化し、凹凸周期が大きくなり最終的にはフラットになることを見出した。
(2)特に"28x2"は高い秩序で配列し、凹凸の繰り返し周期が8nmと最初にくらべて1.6倍に増大した。このときの原子レベルのトンネル顕微鏡観察の結果、スズがクラスターとしてペンタゴン間に位置し、ペンタゴン間の平均距離が増大していた。この距離の増大に伴い歪みが緩和された結果凹凸周期が広がったと考えられる。テラス内のペンタゴンの数が整数で変化することからデジタル制御とよぶ。
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