MBE-STMによるSiGeC薄膜の微視的研究

今年度は、前年度より進めていたGaAs表面に関する研究で大きな成果を挙げることが出来たので、これをさらに継続してGaAs基板上にInAsを蒸着させた研究を行い、その表面構造の決定や両者間の格子の違いによる歪みの影響などを系統的に調べることが出来た。特に注目すべき発見は、InAs成長時にInとAsを交互に蒸着させるマイグレーション・エンハンスト・エピタキシ-(MEE)と呼ばれる方法により、これまで報告されているよりも厚く層成長させることが出来た点である。通常のMBEの方法では、臨界膜圧2MLを越えると島状構造が成長し平らではなくなるが、MEEの方法により10ML近くまで層成長を行うことができた。さらに、この層成長に重要であると考えられるInリッチ表面構造についても初めてSTMで実空間像としてその原子像を得ることに成功している。さらにInAs層表面上では、InAs基板表面では観察されない特有のドメイン構造なども観察されており、表面における歪み緩和の過程を表しているとして今後さらに研究していく計画である。炭素ドーパントに関連してGaAs表面上にフラーレン分子C60を吸着させる研究も進めており、GaAs表面の原子構造に依存して成長するフラーレン分子薄膜の配向方向が異なるなどの成果が得られている。多くの表面ではフラーレン分子はFCC構造の(111)方向に成長することが知られているが、GaAs(100)-AS rich 2×4表面ではその特殊な構造と電荷移動により、(110)方向に膜が成長する。現在その原因を解明すべく第一原理に基づく理論計算を進めている。

今年度は、前年度より進めていたGaAs表面に関する研究で大きな成果を挙げることが出来たので、これをさらに継続してGaAs基板上にInAsを蒸着させた研究を行い、その表面構造の決定や両者間の格子の違いによる歪みの影響などを系統的に調べることが出来た。特に注目すべき発見は、InAs成長時にInとAsを交互に蒸着させるマイグレーション・エンハンスト・エピタキシ-(MEE)と呼ばれる方法により、これまで報告されているよりも厚く層成長させることが出来た点である。通常のMBEの方法では、臨界膜圧2MLを越えると島状構造が成長し平らではなくなるが、MEEの方法により10ML近くまで層成長を行うことができた。さらに、この層成長に重要であると考えられるInリッチ表面構造についても初めてSTMで実空間像としてその原子像を得ることに成功している。さらにInAs層表面上では、InAs基板表面では観察されない特有のドメイン構造なども観察されており、表面における歪み緩和の過程を表しているとして今後さらに研究していく計画である。炭素ドーパントに関連してGaAs表面上にフラーレン分子C60を吸着させる研究も進めており、GaAs表面の原子構造に依存して成長するフラーレン分子薄膜の配向方向が異なるなどの成果が得られている。多くの表面ではフラーレン分子はFCC構造の(111)方向に成長することが知られているが、GaAs(100)-AS rich 2×4表面ではその特殊な構造と電荷移動により、(110)方向に膜が成長する。現在その原因を解明すべく第一原理に基づく理論計算を進めている。