紫外光励起ガスソ-スMBE法によるエピタキシャル絶縁薄膜の超低温形成に関する研究

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本年度は、Si基板上へのAl_2O_3エピタキシャル成長において、成長速度の光励起効果依存制とそのメカニズムを考察することを試みた。そのため、(1)成長用ソ-スガス種としてTMA,N_2O,O_2の3種類を用いた結果と、(2)レ-ザ照射法を基板に対して垂直、水平照射の二通りの方法で行った結果を考察し、モデルを提案した。これまで、TMAとN_2Oを用い、基板に対して垂直に光励起し、エピタキシャル成長温度が300℃低下すること、また光励起によりAl_2O_3の成長速度も増加することがわかっていたが、さらに次のことが判明した。 (1)TMAとO_2のみのガスと光照射実験から、(a)垂直にArFエキシマレ-ザを照射した成長速度は、光照射を行わない場合の成長速度(GR。)の役1.63倍の増加がみられた。この場合、基板温度、750℃で行っているが、光励起を行わない800℃の成長速度よりも速く、光による基板温度上昇分(約20℃)を考慮しても光励起効果があったと考えられる。 (2)TMAとN_2Oの場合が、(b)水平照射:1.68倍、(c)垂直照射:3.25倍のそれぞれ成長速度の増加があった。これらの結果と、O_2の光励起時における性質(光吸収係数がN_2Oの1/1000,O_2の分解では励起酸素原子にならない)から、これまでの実験結果を次のように仮定することができる。(a)=(c)-(b)=1.6:表面励起効果,(b)=(c)-(a)=1.6:気相励起効果。すなわち、気相中ではTMAよりもN_2Oが主となり、基板表面ではTMAが主となっていると言える。しかしながら、なぜこの様になっているのか今のところわかっていない。これらのことをさらに詳しく、別の方法で確認する必要があるので、レ-ザ波長の異なるKrF(248nm)を用いて研究を進行中である。