化合物半導体清浄表面と有機金属との相互作用

清洁化合物半导体表面与有机金属之间的相互作用

基本信息

批准号：
05211202
负责人：
大野英男
金额：
$ 2.56万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、化合物半導体の種々の清浄表面と有機金属との相互作用を実験的に明らかにしていくことを目的とした。具体的には、超高真空中でMBE成長したGaAsなどの清浄表面に、有機金属を照射し、その相互作用の様子を電子分光法、反射高エネルギ電子線回折等を用いて明らかにすることを試み、さらに水素、水素ラジカル照射で、成長の様式や不純物(特に炭素)の取り込みがどのように変わるかを明らかにすることを試みた。本年度の成果は以下の通り。オージェ電子分光、二次イオン質量分析法、透過電子顕微鏡を用いて、真空中においてGaAs清浄表面に照射されたトリメチルガリウム(TMGa)のカイネティクスと成長速度、炭素不純物の濃度との関係を統一的に明らかにした。GaAs上でTMGaはまず解離吸着し、メチル基が速い時定数(<1s)で脱離してメチルガリウム(ジメチル又はモノメチルガリウム)となる。その後100s(〜500℃)程度の時定数で、メチル基が脱離する。このメチル基が、原子層エピタキシにおける自己停止機構を実現している。さらに長い時定数(>600s)をもつ表面炭素も測定されているが、これがGaAs中の残留炭素濃度を決定するものと考えられる。高純度GaAsの結晶成長にはこの最後の炭素を除去することが必要となるが、これには、水素ラジカルを照射することが有効であり、残留炭素濃度を10^<20>cm^<-3>から10^<18>cm^<-3>以下に低減することが可能であることを明らかにした。ラジカルビームの強度、照射時間をあげることでよりいっそうの低減が可能である。また、TMGaパージサイクル中に水素ラジカルを照射することによって原子層エピタキシの成長速度が1ML以上に増加する、すなわち吸着したTMGaの量が1MLを越えていることを示す興味深い結果も得られた。

这项研究的目的是通过实验阐明化合物半导体和有机金属的各种清洁表面之间的相互作用。具体来说，我们将在超高真空中通过 MBE 生长的 GaAs 等干净表面上照射有机金属，并使用电子能谱、反射高能电子衍射等阐明相互作用。我们还尝试阐明生长模式如何杂质（特别是碳）的吸收随氢和氢自由基照射而变化。今年的结果如下。利用俄歇电子能谱、二次离子质谱和透射电子显微镜，我们统一了真空中照射到 GaAs 清洁表面上的三甲基镓 (TMGa) 的动力学、生长速率和碳杂质浓度之间的关系。 TMGa首先解离并吸附在GaAs上，甲基以较快的时间常数（<1s）解吸形成甲基镓（二甲基或单甲基镓）。此后，甲基基团在约 100 s (~500°C) 的时间常数下被消除。该甲基实现了原子层外延中的自终止机制。还测量了具有更长时间常数（>600s）的表面碳，这被认为可以确定砷化镓中的残余碳浓度。为了高纯度GaAs的晶体生长，需要除去最终的碳，为此目的，用氢自由基照射是有效的，将残余碳浓度降低至10^<20>cm^<- 3>至10^<18 >cm^<-3> 或更小。通过增加自由基束的强度和照射时间可以进一步减少。我们还获得了有趣的结果，表明通过在TMGa吹扫循环期间照射氢自由基，原子层外延的生长速率增加到1ML以上，即TMGa的吸附量超过1ML。