半導体表面再構成と表面反応過程に関する研究

半导体表面重构及表面反应过程研究

• 批准号: 09750029
• 负责人: 佐々木 正洋
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750029/
• 关键词: 表面再構成; 表面反応; 吸着脱離; 化合物半導体; エピタキシャル成長; GaAs; アンモニア; トリメチルガリウム; 電子数評価モデル

半導体表面は条件により様々な再構成構造をとることが知られている。再構成構造に上り表面反応が異なることが予想されるが、これまで系統的な検討がなされてこなかった。本研究では、分子線エビタキシャル成長(MBE)を用い詳細に再構成構造の制御されたGaAs表面を準備し、パルス分子線を照射したときの散乱分子を散乱過程を時間分解で観測することにより、結晶成長表面反応の初期過程である原料ガスの吸着脱離における動的挙動と再構成構造との関係を調べた。代表的なIII族原料ガスであるトリメチルガリウム(TMG)と、窒化物半導体のV族原料ガスであるアンモニアの結果を比較することにより、次のような結論が得られた。(1) ほとんどの再構成表面では、これら原料分子は一旦分子状のまま前駆状態に捉えられる。(2) 前駆状態は主に分子の持つ電気双極子モーメント、双極子感受率、電子数評価モデルで予想される表面電荷分布を起源とする静電的な相互作用から生じている。(3) 表面構造と分子の組み合わせにより、前駆状態に捉えられた分子が化学的吸着状態を経て解離に至る場合と解離することなく脱離する場合がある。この解離に至る成分が結晶成長に寄与する。これは、表面構造と分子の安定性により系統的に理解することができる。(4) GaAs(111)B-(2×2)表面ではTMG、アンモニアともに前駆状態に捉えられることなく脱離した。これは、この表面のもつ幾何学的な構造で理解することができる。(5) アンモニアは原料ガスとしては安定な分子であるが、Ga過剰のGaAs(111)B-(1×1)では、室温で解離吸着することを確認した。これは、この表面の反応性の高さによる。以上、得られた結果は、エピタキシャルル成長制御の新たな可能性を示すものである。

The <s:1> conditions of the semiconductor surface によ and 々な are used to reconstitute the structure をとる とが and られて る る. Constitute structure に り surface again against 応 が different な る こ と が to think さ れ る が, こ れ ま で system な beg が 検 な さ れ て こ な か っ た. This study で は, molecular line エ ビ タ キ シ ャ ル growth (MBE) を with detailed に い constitute structure の suppression さ れ た GaAs surface preparation を し, パ ル ス molecular line を irradiation し た と き の molecular を scattered messy process を time decomposition で す 観 test る こ と に よ り, crystal growth on the surface of the 応 の early process で あ る materials ガ ス の sorption from に お け る move The 挙 movement と then constitutes the structure と <s:1> relation を tone べた. な III families of the representative materials ガ ス で あ る ト リ メ チ ル ガ リ ウ ム (TMG) と, smothering compound semiconductor の V material ガ ス で あ る ア ン モ ニ ア の results を す る こ と に よ り, の よ う な conclusion が must ら れ た. (1) ほとん <s:1> <s:1> <s:1> re-form the surface で, and the raw material molecules れら once in the molecular state まま 駆 state に capture えられる. (2) the state before 駆 は main に molecular の hold つ electric 気 dipole モ ー メ ン ト, dipole feelings of rate and electron number 価 モ デ ル で to think さ れ る origin of surface charge distribution を と す る な of electrostatic interaction か ら raw じ て い る. Molecular の group (3) the surface structure と み close わ せ に よ り, former state 駆 に catch え ら れ た molecular が chemical state of sorption を 経 に て dissociation to る occasions と dissociation す る こ と な く from す る occasions が あ る. The <s:1> に dissociates to the る component が crystallizes and grows に and is sent to する. <s:1> れ る, surface structure と molecular <s:1> stability によ る understanding of the に system する する とがで とがで る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る る. (4) GaAs (111) B - (2 x 2) surface で は TMG, ア ン モ ニ ア と も に state before 駆 に catch え ら れ る こ と な く from し た. The な structure of な in <s:1> れ, the surface of <s:1> な, で, and the understanding of する とがで とがで る る る る る る. (5) ア ン モ ニ ア は materials ガ ス と し て は settle な molecular で あ る が, Ga turning の GaAs (111) B - (1 x 1) で は sorption, room temperature で dissociation す る こ と を confirm し た. The <s:1> れ and the surface <s:1> anti応 of the <s:1> <s:1> are highly さによる. From the above, we obtain the られた result エピタキシャ and エピタキシャ. The growth control of <s:1> new たな possibilities を shows す す である である である である.

项目成果

S.Sugawara,M.Sasaki and S.Yamamoto: "Atomic-structure-dependent adsorption of ammonia onto GaAs(111)B surfaces" Jpn.J.Appl.Phys.37・10A. L1113-L1115 (1998)

S. Sukawara、M. Sasaki 和 S. Yamamoto：“GaAs(111)B 表面上氨的原子结构依赖性吸附”Jpn.J.Appl.Phys.37・10A (1998)。

菅原滋、佐々木正洋、山本恵彦: "Scattering of NH_3 from reconstructed GaAs(100) surfaces" Applied Surface Science. (掲載予定). (1998)

Shigeru Sukawara、Masahiro Sasaki、Yoshihiko Yamamoto：“重建 GaAs(100) 表面的 NH_3 散射”《应用表面科学》（即将出版）。

S.Sugawara,M.Sasaki and S.Yamamoto: "Scattering of NH3 from reconstructed GaAs(100)surfaces" Appl.Surf.Sci.130/132. 387-392 (1998)

S.Sukawara、M.Sasaki 和 S.Yamamoto：“从重建的 GaAs(100) 表面散射 NH3”Appl.Surf.Sci.130/132。

M.Sasaki,S.Sugawara and S.Yamamoto: "Adsorption onto compound semiconductor surfaces studied by pulsed molecular beam scattering" Surf.Sci.印刷中. (1999)

M.Sasaki、S.Sukawara 和 S.Yamamoto：“通过脉冲分子束散射研究化合物半导体表面的吸附”Surf.Sci，出版中。