化合物半導体清浄表面と有機金属との相互作用

清洁化合物半导体表面与有机金属之间的相互作用

• 批准号: 05211202
• 负责人: 大野 英男
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05211202/
• 关键词: 化合物半導体; オージェ電子分光; トリメチルガリウム; GaAs; MBE; 原子層エピタキシ; MOMBE; 水素ラジカル

本研究は、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とした。具体的には、超高真空中でMBE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電子分光法、反射高エネルギ電子線回折等を用いて明らかにすることを試み、さらに水素、水素ラジカル照射で、成長の様式や不純物(特に炭素)の取り込みがどのように変わるかを明らかにすることを試みた。本年度の成果は以下の通り。オージェ電子分光、二次イオン質量分析法、透過電子顕微鏡を用いて、真空中においてGaAs清浄表面に照射されたトリメチルガリウム(TMGa)のカイネティクスと成長速度、炭素不純物の濃度との関係を統一的に明らかにした。GaAs上でTMGaはまず解離吸着し、メチル基が速い時定数(<1s)で脱離してメチルガリウム(ジメチル又はモノメチルガリウム)となる。その後100s(〜500℃)程度の時定数で、メチル基が脱離する。このメチル基が、原子層エピタキシにおける自己停止機構を実現している。さらに長い時定数(>600s)をもつ表面炭素も測定されているが、これがGaAs中の残留炭素濃度を決定するものと考えられる。高純度GaAsの結晶成長にはこの最後の炭素を除去することが必要となるが、これには、水素ラジカルを照射することが有効であり、残留炭素濃度を10^<20>cm^<-3>から10^<18>cm^<-3>以下に低減することが可能であることを明らかにした。ラジカルビームの強度、照射時間をあげることでよりいっそうの低減が可能である。また、TMGaパージサイクル中に水素ラジカルを照射することによって原子層エピタキシの成長速度が1ML以上に増加する、すなわち吸着したTMGaの量が1MLを越えていることを示す興味深い結果も得られた。

This study is aimed at understanding the interaction between organic metals and the surface of compound semiconductors. Specifically, MBE growth in ultra-high vacuum, GaAs growth on clear surfaces, organic metal irradiation, electron spectroscopy, reflection of high-energy electrons, etc. are used to test the growth of impurities (especially carbon). The results of the year are as follows: Electronic spectroscopy, secondary mass spectrometry, transmission electron microscopy, irradiation of GaAs surface in vacuum, and uniform relationship between growth rate and concentration of carbon impurities. On GaAs, TMGa is dissociated and adsorbed at a constant rate (<1s). After 100s(~ 500℃), the time limit is determined, and the base is separated. The atomic layer of the atomic layer stops itself from being realized. The determination of the residual carbon concentration in GaAs is based on the time limit (>600s). High purity GaAs crystal <20><-3><18>growth, final carbon removal, possible carbon <-3>removal The intensity and irradiation time of the film are reduced. The growth rate of the atomic layer is increased by more than 1ML, and the amount of TMGa is increased by more than 1ML.

项目成果

大野英男: "トリメチルガリウムを用いたGaAsの原子層エピタキシと表面カイネティクス" 日本結晶成長学会誌. 21. 24-31 (1994)

Hideo Ohno：“使用三甲基镓的 GaAs 的原子层外延和表面动力学”日本晶体生长学会杂志 21. 24-31 (1994)。

S.Goto: "Adsorption of carbon-related species onto GaAs(001),(011)and(111)surfaces exposed to TMGa" J.Crystal Growth. (掲載決定済).

S.Goto：“碳相关物质在暴露于 TMGa 的 GaAs(001)、(011) 和 (111) 表面上的吸附”J.Crystal Growth（已出版）。

H.Ohno: "Auger electron spectroscopy of molecular beam epitaxially grown GaAs surfaces exposed to trimethylgallium" Applied Physics Letters. 62. 2248-2250 (1993)

H.Ohno：“暴露于三甲基镓的分子束外延生长 GaAs 表面的俄歇电子能谱”应用物理快报。

T.Fukui: "GaAs quantum dots by MOCVD" Material Research Society Symp.xvii. 759-764 (1993)

T.Fukui：“MOCVD 的 GaAs 量子点”材料研究学会 Symp.xvii。

S.Goto: "In situ Auger electron spectroscopy of carbon transient behavior on GaAs surfaces exposed to trimethylgallium" J.Crystal Growth. 127. 1005-1009 (1993)

S.Goto：“暴露于三甲基镓的 GaAs 表面碳瞬态行为的原位俄歇电子能谱”J.Crystal Growth。