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角度分解光電子強度の周期的振動による単原子層結晶成長制御に関する研究

利用角分辨光电子强度周期性振荡控制单原子层晶体生长的研究

基本信息

批准号：
05750002
负责人：
遠田義晴
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

半導体デバイスの超集積化が進む中、最終的な微細加工サイズである原子レベルでの結晶成長制御技術や微細加工技術の開発が急務となっている。本研究は結晶成長の原子層精度の成長制御とその場での成長膜評価が可能な真空紫外光電子分光(UPS)強度振動法を開発し、その振動の起源を解明した。さらにUPS強度振動法が表面電子状態の解析法としても有力な手段になることを示した。以下に具体的な結果を記す。Si(100)表面に対しSi分子線エピタキシ成長の最中にUPS測定を行うと、表面準位に起因する光電子強度が周期的に変化する。この理由として次の3つが考えられる。(1)表面荒さの周期的変化(2)表面水素量の周期的変化(3)Si(100)表面に特有な2つの表面再配列の周期的入れ替わり(2x1⇔1x2)。(2)を検証するため表面水素が存在しない個体Siを成長ソースに用い測定を行った。その結果成長中に明白な振動を観測した。したがって(2)は否定されることがわかった。さらに成長を始める前の表面が2x1と1x2の場合では成長中の振動の位相が完全に180度反転することを見いだした。これにより振動の起源は(3)であることがわかった。UPS強度が成長速度に応じて周期的に振動するならば、その観測した準位が表面準位であることは明白である。逆に言えば振動準位を見つけることによって表面準位を同定することができる。そこでSi(100)において多くのエネルギー点でUPSの強度変化を測定した。その結果振動する準位がdangling-bond stateだけでなく結合エネルギー4eV付近にも存在することがわかった。表面準位の同定は通常のUPS法では間接的な方法しかなく、この表面準位は本研究によって初めて明らかにされたものである。UPS強度振動法は他の表面界面においても表面準位の観測や同定に今後威力を発揮すると期待される。

Super-integration of semiconductor materials is advancing, and the final micro-processing technology is urgently needed for the development of crystal growth control technology and micro-processing technology. In this study, the atomic layer precision of crystal growth was investigated by vacuum ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) intensity vibration method. The UPS intensity vibration method is used to analyze the electronic state of the surface. The following are specific results. On the Si(100) surface, UPS measurements are performed at the center of the growth of Si molecular wires, and the surface level is caused by periodic changes in photoelectron intensity. There are three reasons for this. (1)(2) Periodic variation of surface moisture content (3) Periodic variation of surface rearrangement (2x1 1x2) peculiar to Si(100) surface. (2)For example, if the surface water element is present, the growth of the silicon element will be determined. The result is that the vibration is measured in the growth process.したがって(2)は否定されることがわかった。Moreover, when the surface before growth begins is between 2x1 and 1x2, the phase of the growing vibration is completely 180 degrees opposite.これにより振动の起源は(3)であることがわかった。UPS intensity is measured at the growth rate and periodic vibration. The vibration level of the inverse is determined by the surface level. Si(100) is the most important component of UPS. As a result, the level of vibration is dangling-bond state. Surface level determination is usually based on UPS method, which is an indirect method, and surface level determination is based on this method. The UPS intensity vibration method is expected to generate future power by measuring and determining the surface alignment of other surface interfaces.