エピタキシャル成長その場マイクロＸ線回折による単一ナノ構造解析と均一性制御

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22360010
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 高橋 正光 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (00354986)
• 連携研究者: 胡 雯 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 博士研究員 ; 神津 美和 兵庫県立大学, 大学院・物質理学研究科, 大学院生 ; 佐々木 拓生 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 任期付研究員 ; 仲田 侑加 兵庫県立大学, 大学院・物質理学研究科, 大学院生
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: マイクロX線回折 / ナノ構造 / エピタキシャル成長

研究概要

半導体ナノ構造の自己形成過程において、構造の不均一性を生じさせるメカニズムを明らかにするため、単結晶薄膜成長中のX線回折測定用の放射光ビームラインにおいて、径1ミクロンのX線集光を実現する光学系を製作した。本装置を用いて、半導体量子細線・パターン加工したシリコン基板上のガリウムヒ素マイクロ結晶・インジウムガリウム薄膜中の結晶欠陥などの微小構造の局所的な構造をその場X線回折測定し、半導体ナノ構造の制御につながる知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] In situ three-dimensional X-ray reciprocal-space mapping of GaAs epitaxial films on Si(001) (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahasi, Y. Nakata, H. Suzuki, K. Ikeda, M. Kozu, W. Hu and Y. Ohshita
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: 378 ページ: 34
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.12.119
• [雑誌論文] X-ray micro-beam focusing system for in situ investigation of single nanowire during MBE growth (2013)
  • 著者名/発表者名: W. Hu, M. Takahasi, M. Kozu and Y. Nakata
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: Vol.425 ページ: 202010
  • DOI: 10.1088/1742-6596/425/20/202010
• [雑誌論文] High-speed three-dimensional reciprocal-space mapping during molecular beam epitaxy growth of InGaAs (2012)
  • 著者名/発表者名: W. Hu, H. Suzuki, T. Sasaki, M. Kozu and M. Takahasi
  • 雑誌名: J. Appl. Cryst. 巻: Vol.45 ページ: 1046-1053
  • DOI: 10.1107/S0021889812036175
• [雑誌論文] In-situ x-ray characterization of wurtzite formation in GaAs nanowire (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Krogstrup, M. H. Madsen, W. Hu, M. Kozu, Y. Nakata, J. Nygard, M. Takahasi and R. Feidenhans
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: Vol.100 ページ: 093103
  • DOI: 10.1063/1.3688489
• [雑誌論文] Struct ural Changes Caused by Quenching of InAs/GaAs(001) Quantum Dots (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Takahasi and S. Fujikawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: Vol.50 ページ: 04DH06
  • DOI: 10.1143/JJAP.50.04DH06
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative monitoring of InAs quantum dot growth using X-ray diffraction
  • 著者名/発表者名: M. Takahasi
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: (in press)
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2013.11.012
• [学会発表] Au触媒InGaAsナノワイヤのその場XRD/SAXS測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓生, 出来亮太, 仲田侑加, 高橋正光
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] Si(111)上のInAsエピタキシャル成長における界面構造の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 仲田侑加, 佐々木拓生, 出来亮太, 高橋正光
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] In Situ X-Ray Diffraction Studies on III-V Semiconductor Nanowires (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahasi
  • 学会等名: 4th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures
  • 発表場所: Lake Arrowhead, USA
  • 年月日: 20130929-1004
• [学会発表] Ordered layers in AuGa droplets in contact with GaAs(111)B substrate (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahasi, M. Kozu and W. Hu
  • 学会等名: MRS-JSAP Joint Symposia
  • 発表場所: Kyotanabe, Japan
  • 年月日: 20130916-20
• [学会発表] In-situ monitoring of molecular-beam epitaxial growth of zero-, one-, and two-dimensional structures using synchrotron X-ray diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahasi
  • 学会等名: 17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy - ICCGE-17
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 20130811-16
• [学会発表] X-ray diffraction from polytypes in Au-assisted GaAs nanowries (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahasi, M. Kozu, W. Hu and Y. Nakata
  • 学会等名: The 40th International Symposium on Compound Semiconductors
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2013-05-21
• [学会発表] Au触媒GaAsナノワイヤにおける構造多形の成長速度依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋正光, 神津美和, Hu Wen, 仲田侑加
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] GaAsナノワイヤ成長中断時の結晶構造変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神津美和, Hu Wen, 仲田侑加, 高橋正光
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] In Situ X-ray Diffraction Study of GaAs Growth on Si (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahasi, Y. Nakata, H. Suzuki, K. Ikeda, W. Hu, M. Kozu and Y. Ohshita
  • 学会等名: 40th Conference on the Physics and Chemistry of Surfaces and Interfaces
  • 発表場所: Waikoloa, USA
  • 年月日: 2013-01-21
• [学会発表] Three-dimensional X-ray reciprocal-space mapping of GaAs epitaxial films on Si(001) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Takahasi, Y. Nakata, H. Suzuki, K. Ikeda, M. Kozu, W. Hu and Y. Ohshita
  • 学会等名: The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2012-09-27
• [学会発表] Characterization of self-assisted InAs nanowire on Si substrate during MBE growth using in-situ X-ray diffraction (2012)
  • 著者名/発表者名: W. Hu, M. Takahasi, M. Kozu and Y. Nakata
  • 学会等名: The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] In-situ X-ray diffraction during Au-assisted growth of GaAs nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kozu, W. Hu, Y. Nakata and M. Takahasi
  • 学会等名: The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] Si(001)上のGaAs成長のその場X線回折 (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲田侑加, 鈴木秀俊, 池田和磨, Hu Wen, 神津美和, 高橋正光, 大下祥雄
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山大学
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] X-ray micro-beam focusing system for in situ investigation of single nanowire during MBE growth (2012)
  • 著者名/発表者名: W. Hu, M. Takahasi, M. Kozu and Y. Nakata
  • 学会等名: 11th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 2012-07-11
• [学会発表] GaAsナノワイヤの結晶構造変化のその場X線回折測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神津美和, Hu Wen, 高橋正光
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 放射光を用いたナノひずみのその場測定と制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋正光
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-15
  • 招待講演
• [学会発表] High-speed three-dimentional reciprocal-space mapping during MBE growth of InGaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: W. Hu, H. Suzuki, T. Sasaki, M. Kozu, M. Takahasi
  • 学会等名: International conference on Solid State Devices and Materials 2011
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Crystal growth dynamics studied using in situ X-ray diffraction : Zero-, one- and two-dimensional structures (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋正光, Hu Wen, 神津美和, 佐々木拓生, 大下祥男, 鈴木秀俊
  • 学会等名: 3rd International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures
  • 発表場所: Traunkirchen, Austria
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] 放射光X線回折によるGaAsナノワイヤ成長のその場観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神津美和, Hu Wen, 高橋正光
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] High time-resolution three-dimensional reciprocal-space mapping during MBE growth of InGaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Hu Wen, 高橋正光, 神津美和, 鈴木秀俊, 佐々木拓生
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Structure changes caused by quenching of InAs/GaAs(001) quantum dots (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Takahasi
  • 学会等名: International Conference on solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-09-24