化合物半導体ALE成長プロセスのその場観察

原子層エピタキシー(Atomic Layer Epitaxy,ALE)は自己停止機能を有し、原子・分子層単位での成長が可能な成長方法である。さらに、この方法は結晶の成長過程を分解して調べることができることから、結晶成長のメカニズムを原子・分子のレベルで調べる手段として有効である。本重点領域研究で、我々はマイクロバランスとALE成長装置を組合わせた(1)Gravimetricな方法、およびSPA法とALE成長装置を組合わせた(2)表面光吸収法により、GaAsハロゲン系ALE成長プロセスのその場測定を行なってきた。その結果を以下に述べる。(1)Gravimetricなその場測定により一サイクル当たりの成長量のリアルタイムな測定が可能なことを示し、これにより従来、平均値としてのみ得られていたALEの成長速度を一サイクルごとに1 layerの成長が起こっていることを明らかにした。(2)GaAs ALEにおける自己停止機能は、基板結晶へのGaClの供給によりAs表面が複合体により覆われることに起因していることを明らかにした。(3)He系でもH_2系と同様に広い範囲でALE成長が起こるり、He系での表面反応メカニズムはH_2系のそれと異なることを、初めて明らかにした。

原子層エピタキシー(Atomic Layer Epitaxy,ALE)は自己停止機能を有し、原子・分子層単位での成長が可能な成長方法である。さらに、この方法は結晶の成長過程を分解して調べることができることから、結晶成長のメカニズムを原子・分子のレベルで調べる手段として有効である。本重点領域研究で、我々はマイクロバランスとALE成長装置を組合わせた(1)Gravimetricな方法、およびSPA法とALE成長装置を組合わせた(2)表面光吸収法により、GaAsハロゲン系ALE成長プロセスのその場測定を行なってきた。その結果を以下に述べる。(1)Gravimetricなその場測定により一サイクル当たりの成長量のリアルタイムな測定が可能なことを示し、これにより従来、平均値としてのみ得られていたALEの成長速度を一サイクルごとに1 layerの成長が起こっていることを明らかにした。(2)GaAs ALEにおける自己停止機能は、基板結晶へのGaClの供給によりAs表面が複合体により覆われることに起因していることを明らかにした。(3)He系でもH_2系と同様に広い範囲でALE成長が起こるり、He系での表面反応メカニズムはH_2系のそれと異なることを、初めて明らかにした。