エピタキシー機構の研究

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エピタキシー成長における(1)初期成長過程、(2)格子不整合度、バッファ層、基板面配向、傾斜角、表面活性剤の影響、および(3)成長層の歪エネルギー、成長層原子の拡散過程、転位発生の臨界膜厚等のエピタキシー機構を原子レベルで解明することを目的として研究を行った。その結果、(i)RHEED振動より格子整合系Sn/InSb成長におけるSbの表面偏析の動的過程に関する情報が得られることを明らかにした。さらに、Ge/InSb格子不整合系の成長過程について明らかにした(大坂)。(ii)Si/Geヘテロエピタキシーに対する水素原子によるGe表面偏析の抑圧効果を、ガスソースMBEの反応機構を用いて明らかにした(安田)。(iii)GaN/α-Al_2O_3ヘテロエピタキシーおけるZnOバッファ層の効果をZnOバッファ層の結晶性、原子レベルでの表面構造の面から明らかにし、高品質のGaN成長層を得るための指針を示した(赤崎)。(iv)格子不整合系ヘテロエピタキシーにおける成長様式が表面エネルギーと歪みエネルギーを考慮することにより示されること、格子不整合転位は大きな島にのみ導入されることを明らかにした。さらに、界面活性剤による成長様式制御には、表面エネルギーの低減効果が大きな役割を果たすことを示した(佐々木)。(v)CdTeのホモエピタキシーにおける双晶の形成が基板の微傾斜方向に大きく影響され、成長層表面でのダイマーの形成と関連のあることを示した(春日)。(vi)非化学量論組成混晶においても、秩序構造が形成されることをモンテカルロ法により示した。また、GaN/GaAs(001)成長について透過電子顕微鏡観察に基づき、歪み緩和、界面でのAs,Nの拡散について明らかにした(沖)。(vii)ヘテロエピタキシーにおいて形成される微小島状構造の形状、間隔を電子移動度の電子密度依存性より推定する方法を確立した(榊)。(viii)Ge/Si固相エピタキシーに際し、Si基板を水素原子で終端する事により界面での相互拡散が抑圧されることを明らかにした(城戸)。(ix)立方晶GaN成長に選択成長を適用することにより、成長種の表面拡散を制御し、結晶粒のサイズを大きくできることにより結晶性が向上できることを示した(尾鍋)。(x)ラマン分光法によりSiGe/Si格子不整合系における歪み緩和機構が、島状成長による緩和とそれに引き続く転位の発生という2段階からなることを示した。さらに、転位による格子振動モードの変化を利用した新しい転位検出方法を確立した(市村)。