化合物半導体清浄表面と有機金属との相互作用

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本研究では、化合物半導体の種々の清浄表面と有機金属との相互作用を実験的に明らかにしていくことを目的に、超高真空中で分子線エピタキシ成長したGaAsなどの清浄表面に有機金属を照射し、その相互作用の様子を反射電子線回折、電子分光などの手法で観測・解析した。本年度は特に様々な面方位・表面最構成を有する清浄なGaAsに有機金属を照射し、その表面をオージェ電子分光、反射電子線回折、光反射により観測して表面状態や反応の時定数を明らかにし、相互作用に関する知見を得ることを試みた。具体的には、反射電子線回折を装備した分子線エピタキシ装置と、それに接続したオージェ電子分光装置を用いて、GaAsのAsおよびGa安定化(100)、(111)B、(111)A、(110)各表面とトリメチルガリウム(TMGa)との相互作用を観測した。また原料の交互供給によるGaAs成長を行いその成長速度を調ベた。その結果、As・Ga安定化(100)面、(111)B面上には、約2MLのメチル基の起因するCがTMGa供給停止直後に存在し、その後ある時定数で減少して1MLの定常値に達するのに対し、(111)A面、(110)面ではC信号はほとんど見られないことが明らかになった。また交互供給成長の成長速度は後者が極めて遅く、Cのふるまいとあわせて表面に有機金属が安定に存在しないことが示された。(100)面では成長速度が0.7ML/サイクルに飽和する原子層エピタキシを確認した。また(111)Bでは成長速度の飽和が見られず、表面に有機金属を分解するサイトが存在する可能性が高いことが示された。