紫外光励起ガスソースMBE法によるエピタキシャル絶縁薄膜の超低温形成に関する研究

本年度は、TMA,N_2O,O_2ともに吸収がArF(193nm)に比べて小さいKrF(248nm)を用いることにより基板励起効果を調べた。また、レーザー照射によりN_2O分子から得られる活性酸素の代わりにリモートプラズマ源から活性酸素を導入し、活性酸素の効果も直接的に調べた。さらにこれらの結果からTMAの直接励起を調べるため、TMA,O2ガスを用いてArFレーザー照射実験を行った。以上から、成長機構モデルを提案した。1.ArFではTMA,N_2Oともに励起されているが、O_2は吸収されにくい。この性質を利用すれば、KrFで基板照射することにより光励起効果は主に、基板励起効果のみになり、気相中ガス分子、基板表面吸着分子の励起、解離過程を考慮する必要がなくなる。レーザ照射のある場合は720Cでエピタキシャル成長しているが、照射のない場合は750Cでエピタキシャル成長しない場合とする場合が混在している。また成長速度に関しては、明確な差異はみられなかった。2.活性酸素を用いた実験では、気相中の活性酸素原子が、通常のO_2ガスよりも成長速度、温度に影響を与えるかを直接的に調べてみた。活性酸素原子を用いた成長では、1.4〜1.6倍の成長速度の増加が認められた。また成長温度も約100C低下した。3・TMA,O2にArfレーザの垂直照射を行うことで、エピタキシャル温度が約140C低下した。この結果とKrFの結果とを比較すると基盤上に吸着したTMAの励起、解離効果と言える。4.成長機構モデル:基板励起過程は小さい。光励起による活性酸素及び吸着TMAからのアルミ原子の生成の両効果が働きあって、表面での成長原子の移動促進、表面クリーニング等によってArFによる低温エピタキシャルが生じているものと考えられる。

本年度は、TMA,N_2O,O_2ともに吸収がArF(193nm)に比べて小さいKrF(248nm)を用いることにより基板励起効果を調べた。また、レーザー照射によりN_2O分子から得られる活性酸素の代わりにリモートプラズマ源から活性酸素を導入し、活性酸素の効果も直接的に調べた。さらにこれらの結果からTMAの直接励起を調べるため、TMA,O2ガスを用いてArFレーザー照射実験を行った。以上から、成長機構モデルを提案した。1.ArFではTMA,N_2Oともに励起されているが、O_2は吸収されにくい。この性質を利用すれば、KrFで基板照射することにより光励起効果は主に、基板励起効果のみになり、気相中ガス分子、基板表面吸着分子の励起、解離過程を考慮する必要がなくなる。レーザ照射のある場合は720Cでエピタキシャル成長しているが、照射のない場合は750Cでエピタキシャル成長しない場合とする場合が混在している。また成長速度に関しては、明確な差異はみられなかった。2.活性酸素を用いた実験では、気相中の活性酸素原子が、通常のO_2ガスよりも成長速度、温度に影響を与えるかを直接的に調べてみた。活性酸素原子を用いた成長では、1.4〜1.6倍の成長速度の増加が認められた。また成長温度も約100C低下した。3・TMA,O2にArfレーザの垂直照射を行うことで、エピタキシャル温度が約140C低下した。この結果とKrFの結果とを比較すると基盤上に吸着したTMAの励起、解離効果と言える。4.成長機構モデル:基板励起過程は小さい。光励起による活性酸素及び吸着TMAからのアルミ原子の生成の両効果が働きあって、表面での成長原子の移動促進、表面クリーニング等によってArFによる低温エピタキシャルが生じているものと考えられる。