分子線エピタキシによるナノテクスチャの創成-表面誘起反応によるナノ構造の形成-

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今年度はボロン(B)の被覆率を制御しながらシリコン(Si)表面に蒸着し,そのBの被覆率が同表面におけるSiの成長機構に及ぼす影響を明らかにし,次いでBを設計どおりに選択的に蒸着させたSi表面にSiを成長させてナノテクスチャ応用の可能性を検討した.Si(111)表面に対して室温でBを電子線蒸着発源により被覆率0.16〜0.75で蒸着させ,その後にSiを成長温度800℃,成長速度0.008nm/sで成長させた.被覆率が低い場合には,清浄なSi(111)表面におけるホモエピタキシャル成長と同様に,ステップフロー成長にともなうマクロステップの形成が確認された.ただし,被覆率が高いほどステップ間隔が短くかつ直線的になっており,B蒸着によるダングリングボンド数の変化ならびに相晶形成の影響が出ていると考えられる.一方,被覆率が0.7以上ではB蒸着が過多となり,Si-B-Siの界面層に存在する格子歪みの影響と考えられる3次元島の形成が見られた.したがって,被覆率を制御することでテクスチャの構成要素をステップか3次元島のいずれかを選択できることが明らかとなった.次に,幅5μm,ピッチ25μmでBをSi(111)表面に選択的に蒸着させ(被覆率0.02),同表面に前述と同様の条件でSiを成長させた.この結果,Si領域とB蒸着領域において,前者は鋸刃状で間隔の広く,そして後者には直線的で間隔が狭いステップ列がそれぞれ形成された.すなわち,同一表面上に幾何学的特長の異なるステップ列を配置することが可能となった.ただし,Si領域とB蒸着領域の境界部には,それぞれの特徴を混在化させた形状が観察されており,Si成長中にBが水平面内に拡散したものと考えられる.以上から,Si表面に対して被覆率を制御しながらBを局所蒸着することで,代表寸法の異なるステップや3次元島配列したナノテクスチャ創成できる可能性を示すことができた.