SiGe混晶表面の初期酸化過程のその場観察

SiGe混晶表面初始氧化过程的原位观察

• 批准号: 12750025
• 负责人: 川本 清
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750025/
• 关键词: 混晶表面; 酸化; ヘテロ界面

Si系半導体からより良好な電気的・光学的特性を引き出すために、Si基板上に作製したヘテロ構造が利用されている。Si-SiGeヘテロ構造はデバイス応用からも大いに注目されている。本研究の目的はSiGe混晶薄膜の酸素曝露による酸化過程のその場観察である。既設の固体ソースMBE装置により作製した試料の観測と、その表面構造の酸素暴露による影響を超高真空STM装置にて観察し、SiGe膜の初期酸化過程を明らかにすることであった。ゆえに、コンポーネントの入れ換えを含むMBEシステムのチューンナップを進め、安定にex-situ観察用試料を作製できる構成を得た。これとは別に、初期酸化の観察をおこなう超高真空走査トンネル顕微鏡装置中へ薄膜の蒸着機構およぴ気体導入機構を付加し、試料表面を大気暴露することなく混晶表面の作製から酸素暴露、そしてその観測までを超高真空中でおこなうことを可能とした。ではあるが、STMという直接に元素分析をするわけではない観測手段ゆえ当然予想されていたことではあるが、SiGe表面の酸化過程そのものの解明は途上である。一方、当研究の動機のひとつにSiGe混晶表面においてバンド端よりも高いエネルギーに観測される異常な吸収バンドの存在があった。これに関する探索を進めた結果、この吸収バンドはSiGe混晶のみならずSiGeC混晶、また、C原子、Bi原子をSi基板にイオン注入した試料においても観測された。これらの線幅は広く不均一幅の寄与が大きいことを示唆している。つまりその起源は表面近傍における欠陥の導入と関わりがあると考えられる。SiGe混晶表面についてはその表面を酸化することでこの吸収バンドが発現することがわかっている。これは異常吸収が酸化SiGe表面自身によってではなく、酸化により誘起される酸化層-基板界面の構造変化に起因することを暗示している。これらをふまえ、SiGe混晶表面の酸化過程の解明を現在も鋭意遂行中である。

Si-based semiconductors have excellent electrical and optical properties, and are used in manufacturing structures on Si substrates. Si-SiGe structure is used to make a large number of films. The purpose of this study is to investigate the acidification process of SiGe mixed crystal thin films during acid exposure. The effects of acid exposure on the surface structure of the sample and the initial acidification process of SiGe films were investigated by the ultra-high vacuum STM device. The composition of the test sample for stability and stability was obtained. In the ultra-high vacuum micro-mirror device, the evaporation mechanism of the thin film, the gas introduction mechanism, and the surface of the sample are exposed to high gas. The surface of the mixed crystal is exposed to acid, and the detection is possible in ultra-high vacuum. Direct elemental analysis is the key to understanding the acidification process on SiGe surfaces. On the other hand, when studying the motivation of SiGe mixed crystal surface, it is necessary to detect the existence of abnormal absorption particles. The results of this investigation show that the absorption of SiGe mixed crystals, C atoms and Bi atoms into Si substrates, and the absorption of Si atoms into Si substrates are relatively low. The line width is not uniform, and the line width is not uniform.つまりその起源は表面近傍における欠陥の导入と关わりがあると考えられる。The SiGe mixed crystal surface is acidified, and the absorption occurs. This suggests that the abnormal absorption of the acidic SiGe surface itself may lead to structural changes in the acidified layer-substrate interface. The solution to the acidification process of SiGe mixed crystal surface is now determined to be carried out.