半導体表面変性における水素原子の能動的作用の原子スケール解析

氢原子对半导体表面改性活性作用的原子尺度分析

基本信息

批准号：
09750035
负责人：
内藤正路
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

半導体表面・界面に存在する水素に関連した研究は、その物理的、化学的な性質を解明しようとする基礎的観点と水素終端表面に発現する新しい物性を半導体プロセスの低温化や薄膜の自己組織化による新機能誘起などに利用するという応用的観点の双方からその重要性が確認され、最近特に関心が高まっている。そこで、半導体表面に水素原子が吸着したときの、水素による表面物性・表面形態の変化を走査トンネル顕微鏡(STM)によって調べた。以下に得られた知見を示す。(1) Si(100)表面上のBi一次元構造Si(100)表面にビスマス(Bi)を吸着させた後、500℃付近でアニールをおこなうと、Bi-dimersで構成された一次元構造(Bi line構造)が形成された。この構造上には欠陥もほとんどなく、長さが300nm以上のものも観察された。この一次元構造はテラスに埋め込まれており、さらに非常に安定な構造であることがわかった。一次元構造に沿った方向に原子の拡散が促進され、それによって基板表面上にinletやpeninsulaを作ることが明らかになった。さらにこのようなBi line構造が存在する表面に原子状水素を曝露させ、そのときの構造変化をSTMにより調べた。それにより、一次元構造は吸着水素によって壊されることがわかった。(2) Si(111)表面上の水素吸着Si(111)表面に室温で水素を吸着させるとDAS構造のrestlayerとSi adatom clusterが観測された。さらに水素吸着によってrestlayerのfaulted側とunfaulted側を分けているdimer wallが移動することがわかった。この表面をアニールするとcraterが形成された。これはアニール時にSi adatomがclusterとして表面サイトから移動し、それによって局所的なSi原子不足になりcraterが形成されると考えられる。[今後の研究計画]シリコンカーバイド(SiC)は耐環境デバイスやパワーデバイス用半導体材料として注目されており、最近特に研究がなされている。しかしその表面構造などはまだ解明されていない。SiC表面上に及ぼす水素の影響を調べることによって、清浄表面構造の決定、水素による表面構造の制御や水素吸着による自己組織化への道を探る。

最近已经证实，与半导体表面和界面上存在的氢有关的研究对近年来特别感兴趣，具有阐明其物理和化学性能的基本观点，以及使用氢终止表面上出现的新物理特性的应用观点，以减少半教导过程的温度和诱导新功能的新功能。因此，当氢原子吸附在表面表面上时，使用扫描隧道显微镜（STM）检查了由氢引起的表面特性和表面形态的变化。获得的发现如下所示。（1）在Si（100）表面上吸附在Si（100）表面上的BI一维结构（100）表面，在500°C左右进行退火，形成由双二聚体组成的一维结构（BI线结构）。在该结构中几乎没有缺陷，也观察到某些长度以上300 nm。这种一维结构嵌入到露台中，进一步发现是非常稳定的结构。已经表明，原子的扩散沿沿一维结构的方向促进，从而在底物表面产生了入口和半岛。此外，将原子氢暴露于存在这种双线结构的表面，并通过STM检查了当时的结构变化。这表明一维结构被吸附的氢破坏。（2）当氢在室温下吸附在Si（111）表面上时，在Si（111）表面吸附了氢，观察到一个静音器和SI ADATOM DAS结构簇。此外，发现氢吸附会导致二聚体壁，从而将失败的侧面和休息器的无侧侧分开。退火该表面形成了火山口。人们认为这会导致Si adatom在退火时从表面位点迁移，从而导致局部Si原子缺乏症和陨石坑。 [未来的研究计划]碳化硅（SIC）一直吸引着作为抵抗环境设备和电源设备的半导体材料的关注，并且最近进行了研究。但是，其表面结构尚未澄清。通过检查氢对SIC表面的影响，我们探索了确定清洁表面结构，用氢控制表面结构的路径，并通过氢吸附来自组装。