分子線エピタキシ-の成長素過程の解明と成長表面における原子ステップの制御ー面内極微細構造作製のための基礎研究ー

阐明分子束外延的生长基本过程和生长表面原子台阶的控制 - 面内超精细结构制造的基础研究 -

基本信息

批准号：
02205019
负责人：
西永頌
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究計画では、分子線エビタキシ-(MBE)において、半導体成長表面でGa原子やAl原子などの111族元素がどのように拡散し＼族元素分子と反応して結晶に取り込まれてゆくのか、特に、原子ステップのある表面上における分子・原子の拡散過程を様々な条件の下で調べることにより、成長物質の輸送過程と原子ステップの振舞いとの関連を明らかにすることを目的として研究を行った。(1)まず、GaAs(001)微傾斜基板表面上へのGaAs.AlGaAs.AlAsのMBE成長における原子ステップの振舞いを成長中にRHEED観察を行うことによって詳細に調べ以下の結果をえた。(1)酸化膜蒸発後GaAsバッファ層を600℃で500A程度成長させるることによって表面に周期的原子ステップが現れ,RHEED回折ビ-ムの分離がみられる。(2)回折ビ-ムの半値幅(原子ステップの不規則性)の時間変化を調べたところ,GaAs.AlAsでは成長時間にあまり依存しないが,AlGaAs成長時には成長時間が経つにつれ回折ビ-ムの半値幅が増大し原子ステップの不規則性が増す。(3)原子ステップの不規則性が最も少ない最適温度が存在することがわかり、GaAs.AlGaAs.AlAsについて求めた。(2)さらに、MBEによる化合物半導体成長における表面拡散とステップカイネティクスを理論的・実験的に詳細に調べた。まず、原子ステップ間での表面拡散と2次元核形成を理論的に扱い,2元化合物半導体の真性表面拡散距離を解折的に求める理論的方法を確立した。さらに,基板温度を変化させることによりRHEED振動が発生したり消滅したりする現象を利用することによって(001)面及び(111)B面上の表面原子拡散過程を明らかにした。また,表面拡散だけでなくステップカイネティクスも考慮に入れることによりMBE成長の理論的モデルをさらに発展させ、混晶の成長においてはステップカイネティクスが重要な役割を果たしていることを明らかにした。

在这项研究项目中，我们进行了研究，目的是通过研究如何在半导体生长表面上弥漫于GA原子和Al Atoms等111个元素来弥补诸如GA原子和AL原子等组元素之间的关系，并与组元素分子反应并将其结合到晶体中，从而阐明了原子步骤的行为之间的关系。（1）首先，我们通过在生长过程中进行RHEED观测和下面所示的结果来详细研究原子步骤在GAAS表面（001）细粒基质表面的Gaas.algaas.alas生长中的行为。（1）在氧化膜蒸发后，GAAS缓冲层在600°C下生长约500A，周期性原子步骤出现在表面上，从而导致Rheed衍射梁分离。（2）我们研究了衍射束的半宏最大宽度（原子步骤的不规则性）的时间变化，尽管GAAS.ALAS.ALAS不大取决于生长时间，当藻类的生长时间时，藻类的最大宽度宽度的一半最大宽度会随着生长时间的增加而增加，导致了原子质步骤的不规则性。（3）发现存在原子步骤不规则不规则的最佳温度，并确定了gaas.algaas.alas.alas的结果。（2）此外，还详细研究了MBE的复合半导体生长中的表面扩散和步进动力学。首先，建立了一种理论方法，以通过理论上处理原子步骤和二维成核之间的表面扩散来确定二元化合物半导体的真实表面扩散距离。此外，（001）和（111）B表面上的表面原子扩散过程通过利用Rheed振动发生或通过更改底物温度而消失的现象来阐明（111）B表面。此外，通过不仅要考虑表面扩散，还考虑了阶梯动力学，MBE生长的理论模型进一步发展，揭示了步骤动力学在混合晶体的生长中起着重要作用。