表面変性エピタクシー

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Si(111)7x7表面にSnを原子層付着させ、表面を√3×√3構造に代えて、その上にSiを蒸着させたときの成長過程を超高真空・高分解能電子顕微鏡法で"その場"観察した。基板温度を変えたときの成長の記録から、ステップの間隔とステップ成長速度、ならびに核形成の有無や核密度の関係を調べた。それらの成長を理論的に解析し、変性エピタクシーの機構を論じた。変性エピタクシーで、Siの島成長が抑えられる理由は、Si原子の臨界核サイズが大きくなるためであることが分かった。臨界核サイズが大きくなる物理的理由は、変性エピタクシーではSi表面を覆う金属膜中の金属原子とその上に核形成した蒸着Si原子とが位置の組み替えを行なうが、その際の金属原子が表面の最上層に偏析する過程で相当の活性化エネルギーが必要とされるためではないかと推定している。