有機金属イオンビーム法による炭化ケイ素薄膜形成における反応機構の解明

有機金属イオンビーム法は、有機ケイ素化合物であるジメチルシラン(SiH_2(CH_3)_2)から分子構造中にSi-C結合を有する有機金属イオン:メチルシリセニウムイオン(SiCH_3^+)を生成し、この有機金属イオンビームを前駆体として炭化ケイ素(SiC)薄膜の結晶成長を行う手法である。SiCH_3^+イオンビームを用いたSiC結晶成長法は、良質なSiCヘテロエピタキシャル膜の形成、SiCの低温結晶成長が可能であることをこれまでに報告してきた。その中で、有機金属イオンビームと固体表面の反応過程や、イオンビームの運動エネルギーが100eV以下の極低エネルギー領域におけるイオンビームと材料表面の相互作用に関する報告例は少ないため、極低エネルギーの有機金属イオンビームがSiC薄膜形成に与える効果についての議論は十分に行われていない。本研究課題の目的は、有機金属イオンビーム法による炭化ケイ素薄膜形成過程において、極低エネルギーのSiCH_3^+イオンと結晶成長するSiC薄膜の相互作用について知見を得ることにある。本年度では、前駆体であるSiCH_3^+イオンの持つ運動量・運動エネルギーがSiC結晶成長に与える効果に着目して研究を行った。エネルギー分析部にcylindrical mirror analyzer(CMA)を搭載したプラズマプロセスモニターによりSiCH_3^+イオンのエネルギー分析を行い、本研究で使用するイオンビームが単色的で揺らぎが小さいものであることを確認した。実験を行った結果、イオンビームの運動エネルギーを変化させることにより、基板上に形成されるSiC薄膜が立方晶系と六方晶系の異なる結晶構造を取ることが分かった。

有機金属イオンビーム法は、有機ケイ素化合物であるジメチルシラン(SiH_2(CH_3)_2)から分子構造中にSi-C結合を有する有機金属イオン:メチルシリセニウムイオン(SiCH_3^+)を生成し、この有機金属イオンビームを前駆体として炭化ケイ素(SiC)薄膜の結晶成長を行う手法である。SiCH_3^+イオンビームを用いたSiC結晶成長法は、良質なSiCヘテロエピタキシャル膜の形成、SiCの低温結晶成長が可能であることをこれまでに報告してきた。その中で、有機金属イオンビームと固体表面の反応過程や、イオンビームの運動エネルギーが100eV以下の極低エネルギー領域におけるイオンビームと材料表面の相互作用に関する報告例は少ないため、極低エネルギーの有機金属イオンビームがSiC薄膜形成に与える効果についての議論は十分に行われていない。本研究課題の目的は、有機金属イオンビーム法による炭化ケイ素薄膜形成過程において、極低エネルギーのSiCH_3^+イオンと結晶成長するSiC薄膜の相互作用について知見を得ることにある。本年度では、前駆体であるSiCH_3^+イオンの持つ運動量・運動エネルギーがSiC結晶成長に与える効果に着目して研究を行った。エネルギー分析部にcylindrical mirror analyzer(CMA)を搭載したプラズマプロセスモニターによりSiCH_3^+イオンのエネルギー分析を行い、本研究で使用するイオンビームが単色的で揺らぎが小さいものであることを確認した。実験を行った結果、イオンビームの運動エネルギーを変化させることにより、基板上に形成されるSiC薄膜が立方晶系と六方晶系の異なる結晶構造を取ることが分かった。