STM-BH法によるドーパントの直接観察と界面空間電荷層の原子レベル評価

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平成19年度に得られた主な研究成果は以下のとおりである。1.p型GaAs(110)清浄表面の局所トンネル障壁(LBH)が正・負のバイアス域においてピークを示すことを見出し、正バイアス域のLBHピークが価電子帯から伝導帯へのトンネリング径路の切り替わりに対応したピークであることを明らかにした。また実験結果がバンドの湾曲を取り入れたLBHの計算結果と良く一致することを示し、GaAs(110)等の半導体表面においては、バンドの湾曲がLBHのバイアス依存性に支配的な影響を与えていることを指摘した。2.p型GaAs(110)表面下に存在するアクセプタサイトのLBHと清浄表面のLBHとの比較・解析を行ない、負バイアス域における両者のピーク位置がシフトしていることを明らかにした。LBHのシフト量はアクセプタのポテンシャルを表していると考えられ、この結果はLBH計測により個々のドーパント原子のポテンシャルを評価できることを初めて示した成果である。3.GaSb(110)およびlnP(110)各表面についても同様にLBHの観測・解析を行い、清浄表面のLBHについてはバンド構造を反映した差異が見出されている。またアクセプタサイトのLBH解析からは妥当なポテンシャル値が評価されている。3.STM-LBH測定をGaAs(110)表面に現れるX字型および星型欠陥のサイトに適用した。LBHのバイアス依存性から評価される欠陥サイトの荷電状態は理論予想と定性的に一致しており、この結果はLBH測定が欠陥評価にも有効であることを示している。