光の干渉効果を用いた表面光吸収分光法による表面改質エピタキシ-のその場観察

利用光学干涉效应利用表面光吸收光谱对表面改性外延进行原位观察

• 批准号: 06750024
• 负责人: 川崎 宏治
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750024/
• 关键词: 光の干渉効果; 表面光吸収分光法; 表面改質; その場観察; 電子線照射; F脱離; CaF_2; P

弗化物上にIII-V族半導体をヘテロエピタキシ-する際に必要な、電子線照射によって行う弗化物の表面改質の機構を光でプローブする目的で行った。まずSi上の膜厚20nmのCaF_2では、プローブ光の基板に対する入射角度を80度に設定することにより、光の干渉効果のために表面感度を高く弗化物の表面改質をとらえられることがわかった。そこで、この入射角度でキセノンランプの白色光をCaF_2表面に入射し、その反射光を分光器で分光し、電子線照射により生じる吸収スペクトルを表面光吸収分光法でその場観察した。その結果、基板温度200℃において電子線照射の初期では、波長580nmに吸収ピークを持つ、Caの表面プラズモンによる吸収が観察された。これは、電子線照射による最表面からのFの脱離を示唆している。その後、照射し続けることによりバルク中のFの脱離によると考えられる反射光強度の減少が観察された。この減少し始めるド-ズ量は、電子線のエネルギーが20eVから300eVの範囲では、そのエネルギーが高いほど多くの量を必要とする結果が得られた。これは、電子線のFに対する散乱断面積が大きいほどFが脱離しやすいことを示しており、照射した1次電子がF脱離現象に強く作用していると言える。20eVの電子線エネルギーでもF脱離が観測されたことは、Caの内殻励起のオージェ過程のみならずCaF_2の価電子帯電子の励起によってもF脱離が起こることを示している。次に、P雰囲気中で電子線を照射したところ、Pの吸着によって反射強度が増加し、それがある値で飽和することがわかった。その値は電子線のエネルギーによらずほぼ一定の値を示し、約1原子層でPの吸着が飽和していること明らかになった。しかし、吸着量の飽和に必要な電子線の照射量は、エネルギーが高いほど少ないという傾向となり、上述のF脱離の場合と逆関係である。今回の実験のようにV族原子としてP_4分子を用いた場合、CaF_2の表面のFは電子線の1次電子で脱離が起こるが、P_4分子はむしろCaF_2からの2次電子によって表面でP原子に分解され、Fの空孔に化学吸着するという機構を考えた方が現象を説明するには無理がないという結果を得た。

In the case of III-V semiconductors, electron beam irradiation is necessary for the purpose of surface modification of semiconductors. The film thickness of CaF_2 on Si is 20nm. The incident angle of CaF_2 on Si is 80 degrees. The surface sensitivity of CaF_2 on Si is high. White light incident on CaF_2 surface, reflected light by spectroscope, absorption by electron beam irradiation, field observation by optical absorption spectroscopy. As a result, the substrate temperature is 200℃, and the initial period of electron irradiation is 580nm. The absorption temperature is 580nm. The absorption temperature is 580 nm. The surface of the electron beam is exposed to radiation. The decrease in the intensity of reflected light due to the separation of the F in the barrel can be observed when the illumination disappears. This reduction in the initial amount of electron radiation from 20 eV to 300eV in the range of electron radiation from 20eV to 300eV in the range of electron radiation from 20eV to 300eV in the range of electron radiation from 20 eV to 300eV is necessary. The scattering area of the electron line F is large, and the F is separated from the electron line F. 20eV electron line excitation, F dissociation, F dissociation. The intensity of electron radiation in the secondary and secondary phases increases and saturates. The value of the electron ray is about 1 atomic layer, and the adsorption of P is about 1 atomic layer. The amount of electron radiation required for saturation is opposite to that of the absorption amount. The relationship between the radiation amount and the absorption amount is opposite. In this paper, when V group atoms are used in CaF_2 molecules, the first electron of F atom on the surface of CaF_2 is dissociated, and the second electron of P_4 molecule on the surface of CaF_2 is dissociated, and the chemical adsorption mechanism of F atom in the void is examined.

项目成果

Koji KAWASAKI: "In situ Optival Observations of Fluoride Surface Modified by Low Energy Electron Beam Irradiation" Symposium Recored of 13th Symp.on Alloy Semiconductor Phys.& Electron.173-174 (1994)

川崎幸二：“低能电子束辐照改性氟化物表面的原位光学观察”研讨会记录了第十三届合金半导体物理研讨会。