表面超構造制御原子層エピタキシ-のためのフリーラジカルの作製

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07217212
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 松波 弘之 京都大学, 工学研究科, 教授 (50026035)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木本 恒暢 京都大学, 工学研究科, 助手 (80225078) ; 吉本 昌広 京都大学, 工学研究科, 講師 (20210776) ; 冬木 隆 京都大学, 工学研究科, 助教授 (10165459)
• Keywords: 表面超構造 / メチルラジカル / シリコンカーバイド / ガスソース分子線 / ヘテロエピタキシャル成長

Research Abstract

本研究では、メゾスコピック構造を形成するために、半導体表面超構造の制御に有用な役割を果たすフリーラジカルの作製法の確立と、その役割を明確にするための化学種の同定や表面化学反応の解明を行い、結晶成長過程を原子レベルで制御することを目指した。広禁制帯幅半導体として期待されている立方晶シリコンカーバイド(3C-SiC)の結晶成長に着目し、1]有用なフリーラジカル作製とその制御、2]表面超構造変化の動的解析、3]成長素過程の解明、の各研究課題を中心に研究を遂行した。
ガスソース分子線成長装置において、生成されたメチルラジカル(CH_3)をしきい値イオン化質量分析法で定量的に解析し、その量を10^9〜1011cm^<-3>の範囲で制御できることを明らかにした。Si表面の極薄SiC層形成過程(炭化過程)における表面超構造の推移を高速反射電子線回折法を用いてその場観察し表面反応の素過程を明らかにした。得られた鏡面SiC層上への単結晶SiCのヘテロエピタキシャル成長において、原料流量の最適化により、原子層レベルで平坦な成長層が得られた。成長中の表面超構造と結晶成長過程との関連について検討し、二次元成長が支配的であることを明らかにするとともに、原子層レベルでの成長制御の可能性を示した。

Research Products

• [Publications] H. Matsunami: "Low-temperature heteroepitaxial growth of cubic SiC on Si using hydrocarbon radicals by gas source molecular beam epitaxy" Journal of Crystal Growth. 150. 934-938 (1995)
• [Publications] H. Matsunami: "Quantitative Analysis for CH3 Radicals in Low-Temperature Growth of 3C-SiC on Si(001) Clean Surface" Japanese Journal of Applied Physics. 34. L1117-L1120 (1995)