低温イオン注入によって半導体表面に形成されるセル状構造の成長機構の解明と構造制御

阐明低温离子注入在半导体表面形成的细胞结构的生长机制和结构控制

• 批准号: 02J11843
• 负责人: 新田 紀子
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kochi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J11843/
• 关键词: 化合物半導体; GaSb; イオン注入; セル状構造; 表面欠陥; 点欠陥; TEM; SEM

低温(〜150K)でのSnイオン注入によって化合物半導体GaSbとInSbの表面にセル状構造が自己組織化的に形成される(Nitta et al. J. Appl. Phys.,92(2002),1799)。そのセルの大きさは注入量が8×10^<14> ions/cm^2で,直径は50nm,深さが250nm,壁の厚さは10nm程度である。セル状構造形成はスパッタリングや気相成長ではなく,イオン注入によって導入される点欠陥の挙動に支配されている。平成16年度は以下のような課題に取り組んだ。(1)照射によって異常挙動を示す新しい系の探索:点欠陥の自己組織化により形成されるセル状構造は,イオン注入条件,例えば注入温度,イオンドーズ,加速電圧を選ぶならば,GaSb, InSb以外の他の無機物質でも形成される可能性がある。IV族半導体およびIII-V族化合物半導体を対象として,異常な表面構造が形成される系の探索を行った。その結果,GaSb, InSbに加え,Geにも,イオン注入によって表面にセル状構造(あるいはスポンジ状構造)が形成されることを確認した。(2)照射面方位依存性:イオン注入した(111)InSbをTEM-EDX解析し,注入後の元素組成に注入面方位依存性があらわれることを明らかにした。(111)InSbでは注入表面から深さ200nmぐらいまでSb濃度が高く,その比は深さ100nmで最大4:1である。この結果は(100)GaSbの結果と大きく異なる。この違いは注入面によるものだと考えられる。(3)新しい微細構造形成法の提案と実証:イオン照射によって導入された点欠陥の自己組織化的挙動を利用した微細構造形成法を提案し,これをFIBを用いて実証した。新しい微細加工形成法は、最初に規則正しい初期構造を作り,次の段階でイオン注入を行い壁を発達させるというものである。これにより初期構造が100nm間隔以上で構造の発達を確認することができた。

Low temperature (150 k) で の Sn イ オ ン injection に よ っ て compound semiconductor GaSb と InSb surface に の セ ル structure が yourself organized に form さ れ る (Nitta et al. J. Appl. Phys., 92 (2002), 1799). そ の セ ル の big き さ は injection が 8 x 10 ^ 14 > < ions/cm ^ 2 で は 50 nm in diameter, deep さ が 250 nm, thick wall の さ は 10 nm level で あ る. セ ル structure formation は ス パ ッ タ リ ン グ や 気 phase growth で は な く, イ オ ン injection に よ っ て import さ れ る point owe 陥 の 挙 dynamic に dominate さ れ て い る. For the year Heisei 16, the following ような ような topics に are taken from the んだ group. (1) irradiation に よ っ て abnormal 挙 dynamic を す in new し い の exploration: point to owe 陥 の yourself organized に よ り form さ れ る セ ル structure は, イ オ ン injection conditions, example え ば injection temperature, イ オ ン ド ー ズ, accelerating electric 圧 を choose ぶ な ら ば, GaSb, InSb の he の inorganic substance で も form さ れ る possibility が あ る. IV family of semiconductor お よ び III - V compound semiconductor を like と seaborne し て, abnormal な さ tectonic が formation on the surface of れ る line is の explore を っ た. そ の results, GaSb, InSb に え, Ge に も, イ オ ン injection に よ っ て surface に セ ル structure (あ る い は ス ポ ン ジ structure) が form さ れ る こ と を confirm し た. (2) the irradiation plane orientation dependence: イ オ ン injection し た (111) InSb を analytical し, TEM, EDX after injection の elements に dependency injection surface azimuth が あ ら わ れ る こ と を Ming ら か に し た. (111) InSb で は injection surface か ら deep さ 200 nm ぐ ら い ま で Sb high concentration が く, そ の than は deep さ 100 nm で biggest 4:1 で あ る. The <s:1> <s:1> result is く (100)GaSb <s:1> result is と large く く different from なる. <s:1> <s:1> violation of the <s:1> injection surface による だと だと だと examination えられる. (3) new し い fine structure forming method proposed の と be: イ オ ン irradiation に よ っ て import さ れ た point owe 陥 の yourself organized 挙 move を using し た を proposal し fine structure forming method, こ れ を FIB を with い て card be し た. New し い microfabrication は formation method, the initial に rules are し い early tectonic を り, time の Duan Jie で イ オ ン injection line を い wall を 発 da さ せ る と い う も の で あ る. The initial structure of <s:1> れによ で is が at an interval of more than 100nm. The で structure that occurs を confirms する とがで とがで た た た た た た.

项目成果

Noriko Nitta: "Proposal of New Nano-Fabrication Technique Utilizing Ion Beam"KURRI Progress Report 2002. 76 (2003)

新田纪子：“利用离子束的新型纳米制造技术的提案”KURRI Progress Report 2002. 76 (2003)