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の反応素過程を、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]シランの光励起による分解反応の素過程について各種のラジカルの選択生成機構を明らかにし、CVD法によるエピタキシャル成長における単原子層成長の機構を解析した。[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して成長速度の増加を得た。この効果に対する波長の影響を調べた。また、光照射により単原子層レベルで結晶成長が制御できる見通しを示した。[光誘起気相二次反応の制御と表面光照射効果]光化学薄膜堆積において反応時間を10^<ー2>秒まで短くできる光CVD反応系を開発し、中間種の生成機構、付着確率、濃度、分子径を決定する手法を確立した。また、新しい表面光励起過程の存在を見いだした。[光励起による薄膜堆積の活性化]各種の光源を用いて低温における絶縁体薄膜の堆積の研究を行った。2種の光源の同時照射により、原料ガスの効率的な励起を行い、良質の薄膜を得る方法を見いだした。また、薄膜堆積前に照射しながら基板を前処理することにより、薄膜・半導体間の界面準位密度を低減できることを示した。[光励起による結晶化促進]非晶質シリコンにシンクロトロン放射光を照射したときの結晶化の有無を各種の手法で調べ、非晶質の製造法によって結晶化の程度が異なること、X線励起は温度上昇効果とは異なる非熱的結晶化過程をもたらすことを示した。この結晶化過程はX線照射により空孔が高密度に導入され、原子拡散が増強されることによるものと説明した。