異種構造物質間でのヘテロエピタキシ-に関する研究

不同结构材料之间的异质外延研究

• 批准号: 05750005
• 负责人: 上野 啓司
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750005/
• 关键词: 層状物質; ファンデァワールス・エピタキシ-; ダングリングボンド終端; 歪緩和バッファ層; AFM表面構造観察; らせん成長; 水質終端法

本研究では、ヘテロ成長により作製した単結晶層状物質薄膜上へ、3次元的な構造を持つ化合物半導体を単結晶ヘテロ成長することを目的としている。本年度はまずSi基板上に層状化合物半導体GaSeの良質な単結晶薄膜を成長することを試みた。その結果、Si基板表面の処理として、混酸による酸化膜形成と希弗酸溶液による除去を行うことで表面を水素終端し、さらに弗化アンモニウム溶液で処理することにより表面を-SiH基のみで終端する、という手法を用いることで、その上にGaSe薄膜を基板温度400〜500℃で単結晶成長できることを確認した。これまでの水素終端基板上への成長では、基板温度を低温から高温へ成長途中で変えないと単結晶成長は実現しなかったが、今回の水素終端処理基板上では、最初から基板温度を高くしても単結晶成長が実現している。これは表面を-SiH基のみで終端することにより、水素原子の脱離温度を高くすることができたためと考えられる。次に、この単結晶GaSe薄膜の表面形状を調べるために、原子間力顕微鏡(AFM)による観察を行った。その結果GaSe表面は径が数百nm程度の螺旋状構造で覆われており、薄膜が螺旋成長していることが判明した。また螺旋段差間の平坦部ではバルク単結晶と同じ原子像が観察されており、GaSeの単結晶成長を裏付けている。また、超高真空中でSeアニールしたGaSe薄膜のAFM像では、螺旋のエッジの部分が過剰なSeと反応している様子が観察されており、エッジの部分が活性であることを示している。このGaSe薄膜上の化合物半導体を成長する場合には、不活性な平坦部と活性なエッジ部分の割合を制御することで、エピタキシャル成長に必要な界面結合部と、ひずみ緩和に必要な非結合部とを制御することができると考えられる。現在、化合物半導体のヘテロ成長の実験を行っており、単結晶成長の実現を目指している。

The purpose of this study is to fabricate a three-dimensional structure of a compound semiconductor based on a thin film of crystalline layered material. This year, we will test the growth of a high-quality simple crystalline thin film of the layered compound semiconductor GaSe on a Si substrate. Results, Si substrate surface treatment, mixed acid acidification film formation, Schiff acid solutionるRemove を row う こ と で Surface hydride terminal し さ ら に アン モ ウ ム solution で treatment す る ことにより Surface を-SiH base のみでTerminal する、という Technique を Use いることで、その上The GaSe thin film has a substrate temperature of 400 to 500°C and can be used to confirm crystal growth.これまでのThe hydrogen terminal substrate is growing on the substrate, the substrate temperature is low and the temperature is high, and the crystal is growing during the growth process.しなかったが, では on the present hydrogen terminal treatment substrate, and the initial から substrate temperature を く し て も単 crystal growth が実成している.これは surface を-SiH base のみで terminal することにより, water atom の detachment temperature を く す る こ と が で き た た め と 考 え ら れ る. The surface shape of the crystalline GaSe thin film has been adjusted to a certain degree, and the interatomic force microscopy (AFM) has been used to detect the surface shape. As a result, it was discovered that the surface of GaSe has a spiral structure with a diameter of several hundred nm, and that the thin film has a spiral structure. The flat part between the spiral steps is the same as the atomic image, and the GaSe crystal growth is the same.また, でSeアニールしたAFM image of GaSe thin film in ultra-high vacuum, では, part of the spiral part剰なSeとanti-応している様子が観看されており, エッジのpart of the active であることを Show している. The compound semiconductor on the GaSe thin film is grown on the occasion, the inactive flat part and the active part are cut and combined, and the control is controlled. , エピタキシャルNecessary for the growth of the interface joint part と, ひずみ easing necessary for the non-joint part とをcontrol することができると考えられる. Now, the growth of compound semiconductors is the same, and the growth of single crystals is the same.

项目成果

K.Y.Liu,K.Ueno,Y.Fujikawa,K.Saiki,A.Koma: "Heteroepitaxial gronth of layered Semiconductor GaSe on a hydrogen-terminbted Si(m) Surface." Japanese Journal of Applide Physics. 32. L434-L437 (1993)

K.Y.Liu、K.Ueno、Y.Fujikawa、K.Saiki、A.Koma：“氢终止 Si(m) 表面上层状半导体 GaSe 的异质外延生长。”

H.Abe,K.Ueno,K.SAiki,A.Koma: "Heteroepitaxial gronth of layered GaSe filems on GaAs(001) surfaces" Japanese Journal of Applied Physics. 32. L1444-L1447 (1993)

H.Abe、K.Ueno、K.SAiki、A.Koma：“GaAs(001) 表面上层状 GaSe 薄膜的异质外延生长”日本应用物理学杂志。