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シリコン(Si)および立方晶シリコンカーバイド(3C-SiC)ヘテロ接合では、大きな伝導帯オフセットが期待されるため、SiCをバリアー層、Siを閉じ込め層とするSiベースでの共鳴トンネルダイオードへの応用が期待される。本研究では、Siをドット化したSiC/Si-dotヘテロ構造に注目し、Si(100)基板上への多層構造形成を検討した。SiCおよびSi-dot形成にはそれぞれモノメチルシランおよびトリシランを用い、原料ガスをパルス超音速フリージェットとしてSi(100)基板上へ交互に繰り返し照射した。基板温度850℃にてモノメチルシランフリージェットをSi(100)基板上へ照射することにより、15nmのエピタキシャルSiC薄膜が得られた。基板温度700℃としてトリシランフリージェットをSiC/Si(100)上へ照射した場合、100nm程度の多結晶Si-dotが成長した。Si-dot上へモノメチルシランおよびトリシランパルスフリージェットを照射した場合、SiCおよびSi-dotの成長速度が減少し、およそ5nmのSiC薄膜および25〜50nmのSi-dotが観察された。SiCおよびSi-dot成長速度の減少は、下地からのSi原子の供給およびSiC表面におけるSi核生成サイトの減少に起因すると考えられる。さらにフリージェット照射を繰り返し行うことにより、エピタキシャルSiC/Si(100)上へ多結晶化したSiC/Si-dot多層構造が得られることがわかった。以上の結果より、超音速フリージェットCVD法によるSiC/Si-dot多層構造の形成が可能であることが明らかとなった。
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