弾性歪,界面歪拘束系におけるエピタキシャル成長メカニズムの理論的,実験的解析

弹性应变和界面应变约束系统中外延生长机制的理论和实验分析

• 批准号: 03243226
• 负责人: 伊藤 太一郎
• 金额: $ 2.62万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03243226/
• 关键词: ZnO; LiNbO_3; エピタキシャル成長; 自己配向性; 表面自由エネルギ-; ミスフィット; 界面拘束系

Sp^3混成軌道を有しボンドエネルギ-が12eVと大きなZnOの界面での拘束を把握するために,まずエピタキシ-の影響のないガラス基板上で薄膜自身の配向性(SelfーTexture)を評価した。界面での拘束がないために配向する面(基板に対して平行な面)は表面自由エネルギ-の小さい方が有利である,計算によって(0001)に対して0.099ev/A^2,(11_20)に対して0.123eV/A^2,(10_10)に対して0.209eV/A^2となり,平衡状態でエピタキシ-の影響がなければ(0001)が優先配当することになる。実際平衡状態で(0001)が,非平衡状態を制御することによってSelfーTextureを(0001),(11_20),(10_10)と変化させることに成功した。これらの結果をもとに,エピタキシャル方位が[0001]であるが,ミスフィットが18%と大きな(0001)サフアイア基板上でガラス上の(0001)配向膜を得るのと同じ条件で良好なエピタキシャル膜が得られたが,界面の拘束力を成長層の方位分布で緩和する成長モ-ドと格子定数分布で緩和する成長モ-ドの2種類あることを見い出した。一方,(0001)以外の方位を有するZnOエピタキシャル膜を得るにはガラス基板上で(0001)以外の配向を得る条件であることを見い出し,新たに(100)MgO上で(10_10)エピタキシャル膜を得ることに成功した。また,ZnOは(0001)以外の単結晶膜では弾性定数の面内異方性によって成長中の応力緩和機構に異方性が生ずる。これらの界面拘束の異方性を応力の測定によって評価した。結合に方向性がなく強いイオン結合性を有するLiNbO_3は基板からの拘束力を受けやすいためにZnOなどと比べてエピタキシャル成長させることは比較的容易であるが,その方位を変化させるのは容易でない。今回,界面エネルギ-とアニオン/カチオン比を考慮することによって,方位制御を可能にした。

Sp ^ 3 hybrid orbital を have し ボ ン ド エ ネ ル ギ と が 12 ev with large き な ZnO の interface で の constraint を grasp す る た め に, ま ず エ ピ タ キ シ - の influence の な い ガ ラ ス substrate の で film itself with tropism (Self ー Texture) を review 価 し た. Interface で の constraint が な い た め に match to す る surface (substrate に し seaborne て parallel な surface) は surface free エ ネ ル ギ - の small さ い が で benefit あ る, calculate に よ っ て (0001) に し seaborne て / A ^ 2, and 0.099 ev (11 _20) に し seaborne て / A ^ 2, and 0.123 ev (10 _10) に し seaborne て 0.209 ev /A^2とな とな, equilibrium state でエピタキシ- <s:1> influence がなければ(0001)が priority matching する とになる とになる. The event be balance で (0001) が, non-equilibrium state を suppression す る こ と に よ っ て Self ー Texture を (0001), _20 (11), (10 _10) と variations change さ せ る こ と に successful し た. こ れ ら の results を も と に, エ ピ タ キ シ ャ ル bearing が [0001] で あ る が, ミ ス フ ィ ッ ト が 18% と big き な (0001) サ フ ア イ ア substrate で ガ ラ ス の on (0001) match to the membrane を る の と with じ condition で good な エ ピ タ キ シ ャ ル membrane が must ら れ た が, interface の binding を で slow growth layer の orientation distribution Grow and す る モ - ド と lattice constant distribution で ease す る growth モ - ド の 2 kinds あ る こ と を see い out し た. Side, (0001) have の azimuth を す る ZnO エ ピ タ キ シ ャ ル membrane を have る に は ガ ラ ス substrate で の match to を (0001) must る conditions で あ る こ と を see い し, new た に (100) on MgO style で (10 _10) エ ピ タ キ シ ャ ル membrane を must る こ と に successful し た. ま た, ZnO は (0001) の 単 crystallization membrane で は 弾 sexual destiny の surface in different party に よ っ て growth の 応 force mitigate agency に square difference が raw ず る. <s:1> れら <s:1> interfacial restraint <e:1> anisotropic を応 force <e:1> determination によって evaluation 価 <s:1> た た. Strong combination に directional が な く い イ オ ン associativity を have す る LiNbO_3 は substrate か ら の binding を by け や す い た め に ZnO な ど と than べ て エ ピ タ キ シ ャ ル growth さ せ る こ と は compare easy で あ る が, そ を の azimuth variations change さ せ る の は easy で な い. Today back, interface エ ネ ル ギ - と ア ニ オ ン / カ チ オ ン than を consider す る こ と に よ っ て, bearing suppression を may に し た.

项目成果

N.Fujimura and T.Ito: "Heteroepitaxy of LiNbO_3 and LiNbO_8 Thin Films on Cーcut Sapphire" J.Crystal Growth. 115. 821-825 (1991)

N.Fujimura 和 T.Ito：“C 切割蓝宝石上 LiNbO_3 和 LiNbO_8 薄膜的异质外延”J.Crystal Growth 115. 821-825 (1991)

S.Nagai,N.Fujimura,T.Ito: "The Crystallization and Growth of the HighーTc Phase in the BiーSrーCaーCnーO Thin Films" J.Crystal Growth. 115. 769-773 (1991)

S.Nagai、N.Fujimura、T.Ito：“Bi-Sr-Ca-Cn-O 薄膜中高温相的结晶和生长”J.Crystal Growth。115. 769-773 (1991)

藤村 紀文,伊藤 太一郎,西原 時弘,柿木 正美: "酸化物薄膜の配向性の制御ーSelf Textureと界面ー" 電子情報通信学会技術研究報告. EDー91ー11,CPM91ー4. 17-22 (1991)

Norifumi Fujimura、Taichiro Ito、Tokihiro Nishihara、Masami Kakinoki：“氧化物薄膜的取向控制 - 自纹理和界面”IEICE 技术报告。 ED-91-11，CPM91-4 (1991)。

S.Goto,N.Fujimura,T.Nishihara and T.Ito: "Heteroepitaxy of ZnO Thin Films,Considering Nonーepitaxial Preferential Orientation" J.Crystal Growth. 115. 816-820 (1991)

S.Goto、N.Fujimura、T.Nishihara 和 T.Ito：“ZnO 薄膜的异质外延，考虑非外延择优取向”J.Crystal Growth。115. 816-820 (1991)