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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.

This year, Fe_3Si/Ge multilayer structure has been studied in the field of application. The research on the establishment of Fe_3Si/Ge(111) multilayer structure has been promoted. The thermal stability of Fe_3Si/Ge (111) structure was evaluated in vacuum (10^<-3>Pa) at 200℃~450℃ for 30 min. As a result, the dispersion of Ge atoms in Fe_3Si thin films below 400 ℃ was measured, and good crystallinity was maintained. It was found that the dispersion of Fe atoms and Ge atoms above 450 ℃ was caused by the deterioration of crystallinity. For reference, the technology of Ge thin films grown on Fe_3Si/Ge(111) thin films with high quality was discussed. The upper Ge layer is deposited at 400℃, and the in-situ RHEED is used to observe the formation of phase difference between the upper Ge atoms and the Fe_3Si surface atoms. The growth temperature is low (200~300℃). It is found that the optimum growth conditions exist only at the pure growth temperature. In addition, the interface sharpness and the high grade of the upper Ge layer are discussed in this paper. The interface number of atomic layers is reduced to 200℃, and the growth rate is reduced to 400℃. The formation of Fe_3Si/Ge/Fe_3Si/Ge multilayer structure was successfully achieved by maintaining the sharp interface.