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

基本信息

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

项目摘要

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。

低温（〜150K）处的Sn离子植入会导致复合半导体气体和INSB表面上的细胞样结构自组装（Nitta等人J.Appl。Phys。，92（2002），1799年）。单元的大小为8×10^<14>离子/cm^2，直径为50 nm，深度为250 nm，壁厚约为10 nm。细胞状结构的形成主要取决于由离子植入而不是溅射或蒸气沉积引入的点缺陷的行为。 In 2004, we tackled the following issues: (1) Searching for new systems that exhibit abnormal behavior by irradiation: The cell-like structure formed by self-assembly of point defects may also be formed with other inorganic materials other than GaSb and InSb, provided the ion implantation conditions, such as implantation temperature, ion dose, and acceleration voltage are chosen.我们研究了在第四组和III-V组复合半导体中形成异常表面结构的系统。结果，证实了细胞样结构（或海绵状结构）在气体和INSB的表面以及通过离子植入的GE形成。（2）辐照表面取向依赖性：植入离子的TEM-EDX分析（111）INSB表明植入表面取向依赖性在植入后的元素组成中出现。（111）在INSB中，SB浓度从植入的表面高到约200 nm的深度高，并且在100 nm的深度下，比率高达4：1。该结果与（100）燃气的结果显着不同。这种差异被认为是由于注射表面引起的。（3）提出了一种新的微观结构形成方法的建议和演示：提出了一种微观结构的形成方法，利用离子辐照引入的点缺陷的自组织行为的一种微观结构形成方法，提出了使用FIB进行的。新的微加工方法涉及首先创建常规初始结构，然后在下一阶段进行离子植入以开发壁。这允许在100 nm或更高的初始结构中确认结构的发展。