ヘテロ成長におけるローテーショナル・ツイン生成機構の解明とその制御

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(111)面方位上のヘテロエピタキシャル成長におけるローテーショナルツインの制御をCaF_2/Si中心に検討を進め、昨年度開発したツインを抑制する2段階成長の機構の詳細な検討を進め、さらにこの方法で得られたヘテロ界面の構造に関する知見を得た。2段階成長法によるツインの抑制は、低温で形成する初期成長層の層厚が約8分子層程度の厚さがないと効果がないことがわかっていた。これは、初期層がこれより薄い場合は、成長初期にはツインがないタイプA成長であるものが、2段階目の高温成長に入る前の昇温時にその方位がツインのタイプBに回転するためであることを明らかにした。さらに、2段階成長の温度を逆転する逆2段階成長の実験から、タイプA成長がタイプB成長にたいして準安定状態であることを示した。また、X線CTR法を用いて、従来法でツインを生じたヘテロ界面と2段階成長で形成したツインの無いヘテロ界面の原子面間隔の観測から、前者ではFが一層欠落した原子配列をもった界面構造を形成していると結論した。これより、界面を高温で形成する従来法では、界面形成時にFの離脱が起こることによってツインとなるタイプB方位の安定な界面を形成するが、これを低温で形成する2段階成長の場合にはFの離脱は起こらずCaF_2のストイキオメトリーを保った状態で安定なタイプAの界面を形成するというモデルを提示した。