RFスパッタリング法によるInSbヘテロエピタキシーと成長膜の光学的評価

本研究は、スパッタ法によるInSbのヘテロエピタキシーの実現と作製膜の膜質評価およびエピタキシーのための基板洗浄効果の評価を光学的手法により行うことを目的とした。スパッタ法は平行2極高周波(RF)スパッタ法が用いられた。また、光学的評価には波長可変エリプソメータ(SE)、温度変調反射率測定法(TR)を主として用いた。温度変調反射率測定では、補助金により購入した「モノクロコントロール・インターフェースユニット」を使用して、測定の自動化システムを構築した結果、高信頼性の測定データを得ることが可能となった。得られた光学測定データは、モデルを用いて定量的解析が行われた。解析モデルは、有効媒質近似(EMA)モデルおよび我々が提唱するオプティカル理論に基づいたモデル誘導率関数(MDF)の2つが用いられた。以下に本研究で得られた知見を示す。1.RFスパッタ法により、サファイア(0001)面上へのInSb(111)の低温(〜300℃)エピタキシーを実現した。2.SEデータのモデル解析から、スパッタ作製InSb膜には密度欠損が生じている。3.MDFはバルク材料のみならず、薄膜の光学特性や構造解析においても有効である。4.MDFは、SEおよびTR測定のスペクトルを測定エネルギー領域全体に渡って解析可能な理論モデルである。なお、これまでエネルギー全体のスペクトルを説明する理論モデルの報告は無く、本研究が最初である。5.SE測定とEMA解析を用いることで、エピタキシー実現のためのSi基板の薬液(HF等)洗浄による水素終端、ラフネス発生およびArイオンクリーニングによるダメージ発生の定量的解析が可能。

本研究は、スパッタ法によるInSbのヘテロエピタキシーの実現と作製膜の膜質評価およびエピタキシーのための基板洗浄効果の評価を光学的手法により行うことを目的とした。スパッタ法は平行2極高周波(RF)スパッタ法が用いられた。また、光学的評価には波長可変エリプソメータ(SE)、温度変調反射率測定法(TR)を主として用いた。温度変調反射率測定では、補助金により購入した「モノクロコントロール・インターフェースユニット」を使用して、測定の自動化システムを構築した結果、高信頼性の測定データを得ることが可能となった。得られた光学測定データは、モデルを用いて定量的解析が行われた。解析モデルは、有効媒質近似(EMA)モデルおよび我々が提唱するオプティカル理論に基づいたモデル誘導率関数(MDF)の2つが用いられた。以下に本研究で得られた知見を示す。1.RFスパッタ法により、サファイア(0001)面上へのInSb(111)の低温(〜300℃)エピタキシーを実現した。2.SEデータのモデル解析から、スパッタ作製InSb膜には密度欠損が生じている。3.MDFはバルク材料のみならず、薄膜の光学特性や構造解析においても有効である。4.MDFは、SEおよびTR測定のスペクトルを測定エネルギー領域全体に渡って解析可能な理論モデルである。なお、これまでエネルギー全体のスペクトルを説明する理論モデルの報告は無く、本研究が最初である。5.SE測定とEMA解析を用いることで、エピタキシー実現のためのSi基板の薬液(HF等)洗浄による水素終端、ラフネス発生およびArイオンクリーニングによるダメージ発生の定量的解析が可能。