反応過程の制御

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本研究は、半導体の光励起プロセスにおける、光子と反応ガスの相互作用、気相反応過程、および膜形成過程などの反応素過程を、理論、実験の両面から解析することによって、反応機構を明らかにし、最終的には反応過程を制御できるようにすることを目的としている。本年度は以下の成果を得た。[反応素過程の理論解析]光照射が表面マイグレーションに与える影響を理論的に解析するために、表面マイグレーションモデルを構築した。[種々の波長の光照射による表面反応の制御]前年度までに明らかにした高真空下での有機金属化合物の光分解素過程をもとに、光照射効果による原子層レベルでの結晶成長の見通しをつけた。また、反射高速電子線回折により表面反応を解析した。[光誘起気相二次反応の制御]二酸化チタンの光CVD反応において中間種の生成機構、付着確率、濃度を決定する手法を確立し、堆積表面での中間種の光触媒反応が重要な役割をはたしていることを明らかにした。[光励起による薄膜堆積の活性化]高感度赤外分光法を用いてSi表面の酸化の様子をその場観察し、重水素ランプ光を照射することによりSi表面の酸化が促進されることを明らかにした。[X線励起による固相成長過程の解明]非晶質Siにシンクロトロン放射光を照射するとき、K殻励起の方がL殻励起より効率良く非晶質内にダングリンボンドが形成されることを明らかにした。これは、X線固相成長でX殻励起が重要な役割をはたしていることを示している。[光照射による活性種の選択生成]ジシランの超音速ジェットにArFエキシマレーザを照射することにより、Siイオン、SiおよびSiHラジカルを生成し、これらの種がSi結晶成長に与える影響を調べた。[真空紫外レーザを用いた気相反応および表面反応の解析手法の確立]真空紫外レーザを光源とする光電子分光装置を試作し、表面反応を2μmの空間分解能で解析する見通しをつけた。