原子間結合制御技術によるスピン偏極型シリサイド/半導体の創製とデバイス応用

使用原子间键控制技术创建自旋极化硅化物/半导体和器件应用

基本信息

批准号：
08J02014
负责人：
安藤裕一郎
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度はFe_3Si/Geヘテロ構造の幅広いデバイス応用を視野に入れ,Fe_3Si/Ge/Fe_3Si/Ge(111)エピタキシャル積層構造を形成する技術の確立を日指し研究を推進してきた.先ずFe_3Si薄膜上のGe薄膜の成長温度の上限を検討するためた,Fe_3Si/Ge(111)ヘテロ構造の熱安定性を評価した.Fe_3Si/Ge(111)構造を真空中(10^<-3>Pa)でポストアニール(200℃～450℃,30min)を行い,アニール前後の結晶性の変化を評価した.その結果,400℃以下のポストアニールではFe_3Si薄膜内へのGe原子の拡散は観測されず,良好な結晶性を維持していることが判明した.450℃以上のポストアニールではFe原子とGe原子の相互拡散,及びそれに起因する結晶性の劣化が観測された.この結果を参考に,Fe_3Si/Ge(111)ヘテロ構造の上にGe薄膜を高品質エピタキシャル成長させる技術の検討を行った.上部Ge層は400℃で堆積し,in-situ RHEEDを用いて観察を行ったところ,上部Ge原子とFe_3Si表面原子のミキシング反応に起因する異相の形成を示唆するパターンが得られた.そこで成長温度を低温化(200～300℃)を検討した.しかし,多結晶成長していることが判明し,単純に成長温度をパラメータとした検討では最適成長条件は存在しないことが判明した.そこで,界面の急峻性と上部Ge層の高品位化を両立する為に,2段成長法を考案した.これは界面数原子層のみ界面ミキシングの抑制を目的として200℃で低温成長し,その後は400℃で成長させることにより表面マイグレーションを促進する手法である.これにより急峻界面を維持するFe_3Si/Ge/Fe_3Si/Ge多層構造の形成に成功した.

今年，我们一直在促进建立在各种设备中形成FE_3SI/GE异质结构的技术的研究，并一直在促进建立用于形成FE_3SI/GE/FE_3SI/GE（111）外部层压结构的技术的研究。我们首先研究了在Fe_3Si薄膜上GE薄膜生长温度的上限，并评估了Fe_3Si/GE（111）异质结构的热稳定性。 FE_3SI/GE（111）结构在吸尘器（10^<-3> pa）中进行了解放后（200°至450℃，30分钟），并进行了各向异性。在400°C或以下进行通量前后的结晶度的变化表明，观察到GE原子不扩散到Fe_3Si薄膜中，并且保持了良好的结晶度。在450°C或上面进行的停电显示Fe原子和GE原子的相互扩散，并观察到结晶度的恶化。基于此结果，我们研究了一种在FE_3SI/GE（111）异质结构上生长高质量外延GE薄膜的技术。上GE层在400°C和原位沉积。使用Rheed进行观察，并提示由于上GE原子与Fe_3Si表面原子之间的混合反应而形成异物相的模式。因此，温度降低（200-300°C）。但是，发现生长温度是在多晶中生长的，并且发现仅将生长温度用作参数时，没有最佳的生长条件。因此，设计了两阶段的生长方法，以达到界面的陡度和上部GE层的较高质量。这种方法通过仅在200°C下种植几个原子层来抑制界面的混合，然后在400°C下生长，从而促进表面迁移。这是形成FE_3SI/GE/FE_3SI/GE多层结构的方法，该结构保持陡峭的界面。