電子ビーム励起直接選択エピタキシャル成長による量子構造形成方法の研究

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電子ビーム照射によるAl_2O_3上でのSi選択成長成長メカニズムの解明とサファイア上のSi選択成長においてIncubation timeの詳細な解明を行った。その結果、電子ビームを照射したサファイア基板表面でのSiのIncubation timeは非照射面でのそれよりも長いことが分かった。この電子ビーム照射によるIncubation timeの変化と各成長温度でのSiの成長速度が、Siの選択成長に大きく関わっている。また、電子ビーム照射による選択成長の応用として、サファイア基板(α-Al_2O_3)と同じ酸化物絶縁膜であるSiO_2上でのSi選択成長について調べた。これより、電子ビーム照射によるSiO_2/Si基板上へのSi選択成長が可能であることが分かり、また電子ビーム照射面上では非照射面に比べてSiの成長がよりしやすいことが分かったこの電子ビーム照射によるSi選択エピタキシャル成長法を今後さらにナノスケール極微細領域での選択エピタキシャル成長の可能性と特徴を明らかにしていく。そのために、現在極微細領域での電子ビーム描画条件を確立しているところである。それにより、ナノスケール極微細領域にSi選択成長を行う予定である。また、結晶学的には、この極微細領域に限定された成長はヘテロ構造に伴う格子不整合、歪みによる欠陥導入メカニズムを変え、無欠陥結晶成長の期待が持たれる。また、SiO2/Si板上へのSi選択成長に関してはSiO_2膜厚を自然酸化膜程度の約20-30Å程度にすれば、ここに十分な電子ビーム照射をすることで、薄膜酸化膜中の酸素原子が完全に脱離し、良質な単結晶Siが成長できる可能性がある。この点についても研究が急がれる。