金属ー半道体積層界面の基礎

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準ミクロおよび原子サイズでの、金属ー半導体界面現象を正確・精密に把握するために、実験と理論とを複合的・相補的に結合し研究を遂行することにより、以下のような成果を得た。(1)結晶シリコンと種々の金属との反応過程を詳細に調べるため、高速イオン散乱・チャネリング法、種々の電子分光法、電子顕微鏡法・回折法や赤外光全反射減衰法等を駆使することにより、結晶原子位置や電子状態の変化や原子拡散等の精密な測定を行った結果、金属の蒸着法により界面の安定性が異なることが判明した。また、準整合界面に対する詳細な構造の知見を得、準ミクロ的にLaB_6ーシリコン界面の接合状態を明らかにした。(2)理論グル-プは、第一原理分子動力学法に基づいた、金属ーシリコン界面の電子状態を計算し、安定な界面構造を推定するためのプログラム開発を行い、シリコン上のアルカリ金属の場合に適用した。また、局所密度汎関数法に基づいた計算により、銀ーシリコン系に対するトンネル顕微鏡像の理論的検討を行った。(3)化合物半導体に対しては、GaAs、InGaAsやInP等と金属との界面反応過程を、(1)と同様な方法およびCーV・IーV法で解析・評価し、安定な界面形成に関する知見を得た。また、ショットキ-障壁の形成機構や物性を調べ、金属ー化合物半導体界面に挿入したシリコン薄膜の効果を明らかにした。また、水素やフォスフィンのプラズマ処理による化合物半導体の表面改質効果とショットキ-障壁高さに与える影響を明らかにした。(4)走査トンネル電子顕微鏡法により、水素終端したシリコン表面構造の解析を行い、金属ー半導体の界面評価への応用を目指した基礎研究を行った。また、トンネル分光法により、酸化物超伝導体ー接合電極系を評価し、その電子状態に関する知見を得た。