半導体表面での個々の原子・クラスターの配置・電子状態

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超高真空中に於て半導体表面を清浄化し、その表面上に金属原子を少量ずつ吸着させ、半導体清浄表面及びその上に吸着原子が吸着して行く過程の電子状態と構造の変化を走査探針法(SPM)、放射線X線分光法(SXES)などを用いて調べることにより、金属-半導体界面での低温界面合金化機構を明らかにすることを目的とし、以下の研究を行った。1.4H (6H) -SiC (0001) Si熱処理清浄表面の構造及び電子状態:4H (6H) -SiC (0001) Si面について、超高真空(〜10^<-8>Pa)中で熱処理温度の変化に伴う表面物性の変化を走査トンネル顕微鏡(STM)及び種々の電子分光法により調べた。その結果1150℃付近でSiC清浄表面が得られ、表面は√<3>×√<3>超構造をとり、その後表面がカーボン過剰になるとともに3×3、6×6(6√<3>×6√<3>)構造へと変化してゆくことを明らかにした。2.金属/半導体(基板)系での電子状態の解明:半導体(基板)清浄面(熱アニール法により作成)上に金属(Coなど)原子を昇華法などにより少量ずつ堆積させ、金属原子吸着過程における構造及び電子状態を走査トンネル顕微鏡・分光法(STM・STS)、電子分光法等により調べ、Co/Si基板系では平均堆積量が1原子層以下ですでに金属シリサイド合金の生成していることを明らかにした。3.軟X線分光法による金属/半導体(基板)系の電子状態:金属/半導体(基板)接合系での合金層形成機構・界面電子状態解明のいま一つの手法として軟X線分光法による研究を行なった。ここでは入射電子のエネルギーあるいは入射角度を変化させ、Cr(薄膜)/Si(基板)などの試料の「埋もれた」界面での電子状態を調べ、室温で界面に合金層の存在することを明らかにした。