反応過程の制御

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本研究は、半導体の光励起プロセスにおける光子と反応ガスの相互作用、気相反応過程、および膜形成過程など反応素過程を、理論、実験の両面から解析することによって、反応機構を明らかにし、最終的には反応過程を制御できるようにすることを目的としている。本年度は以下の成果を得た。[反応素過程の理論解析]ab initio分子軌道法の解析から、シランを光励起することによって容易に ^1D状態のSi原子が生成することを示した。Si( ^1D)原子によるSi(001)表面のステップ成長の素過程を分子軌道法で解析した。[光化学素過程における波長効果]有機金属の分解過程を光照射によって促進することを目指し、GaP、AlGaPの結晶成長中に光を照射をして成長速度の増加を得た。窒素レ-ザ(337nm)光を照射した場合、Ar^+レ-ザ-(488nm)光照射の場合に比べて、光照射の効率が2桁以上高いと説明できた。[光誘起気相二次反応の制御と表面光照射効果]中間生成物の発生をできるだけ抑制するために、原料ガスの滞留時間を1msのオ-ダ-で制御できる光CVD装置を試作した。TiO_2、MgOの膜形成時の膜形成速度、膜厚分布、結晶の配向に関して光照射効果を見いだした。[光励時による薄膜堆積の活性化]シンクロトン放射光による光CVD法により成膜したSiO_2膜は、従来の光CVD法によるものに比べて、膜中にSiーH、SiーOH結合が少なく、固定電荷密度が小さいことを見いだした。また、重水素ランプを用いた光CVD法によってSiO_2膜を堆積し光学的特性を評価した。[X線励起による結晶成長の促進]非晶質シリコンにシンクロトロン放射光を照射して、結晶化の有無を調べた。プラズマCVDによる水素化非晶質膜に室温でX線を照射すると、結晶核が形成された。清浄な基板表面に減圧CVD法で堆積した非結晶膜に対する照射ではエピタキシャル成長が起こった。