混晶半導体の構造及び組成のアトム=プローブによる基礎研究

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混晶半導体の組成のゆらぎ、成長法による違いなどをアトムニプローブで微視的レベルで調べる目的で、半導体-金属界面の組成を中心に調べた。アトムニプローブは微視領域の組成分析が一原子層毎に結晶構造の観察と結びつけて正確にできる極めてユニークな手法でこの種の研究に最適の手法の一つと考えられている。第一年度にはGaAs,Gap系と、Pd,Tiなどの界面を調べ界面での反応が、electronic affinityをパラメーターとして理解できる事及び反応の過程でいくつかの準安定相の形成される事をみた本年度(第二年度)はSiCとPd,Ti等の反応を調べ、更にSiとPd,Tiの反応との比較を試みた。SiCの場合、空温以下ではPdとは全く反応せず、600℃程度まで加熱する事により初めて界面反応がみられた。最外層は完全にpureなSi相で、その下にPdSi相でこの表面付近ではCが全く見られない。深くプローブするに従いPdが減少すると共にCが増え(Si【Pd_x】【C_(1-x)】)sharpな界面で母相SiCに至る。これに対してTiを蒸着した場合の反応では室温以下ではPdの場合同様に反応が起こらないが700℃以上の加熱で表面には全くSiがみられなかった。表面相はTiO相でその下にTiOx(X<1)がみられXが減少するにつれて徐々にTiCとTixSiy相の共存がみられた。この相も更に徐々に変化し母相のSiCにつながっている。更に詳しい実験が必要であるが本実験ではTiSiCの界面反応は不活性であるに対しPdSiCではreactive interfaceで安定なPd-silicidesをつくり、強いbondを持った界面である事が判った。SiCではこの様な界面反応以外にも面白い実験結果がみられ、超高真空下で加熱すると表面は完全にCのみのgraphite相になるが少しでもO【H_2】Oなどがあると逆にpareなSi相になる。