レーザ励起による表面反応ダイナミクスの究明とエピタキシャル成長の原子層レベル制御

激光激发表面反应动力学研究和外延生长原子层控制

• 批准号: 06239236
• 负责人: 冬木 隆
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06239236/
• 关键词: 有機金属; 分子線エピタキシ-; ガリウムリン; 光励起; 反射高速電子線回折; 原子層制御成長

本研究は、有機金属を原料とする高真空中での有機金属分子線エピタキシ-法を用いて、レーザ光励起におけう表面反応のダイナミクスを定量的に解明し、これを原子層レベルでの結晶成長の制御に応用することを目的としている。広禁制帯幅半導体として着目されているリン系半導体をとりあげ、III族原料としてトリエチルガリウムを、V族原料としてホスフィンを用い、ガリウムリンの成長を試みた。光源には窒素レーザを用いた。本年度得られた主な成果は次の通りである。1.表面反応律速領域において、光照射により成長速度の増加を確認した。これは、光照射により表面に吸着した原料の分解が促進されたためである。2.光照射時の反射高速電子回折パターンの輝度の時間変化を解析することにより、表面化学反応の素過程を解明し、反応過程のモデルを提案ちあ。吸着種の量の時間変化をレート方程式を解くことにより求めた。反応過程の定量的な解析を試み、実験結果と良く一致することを明らかにし、提案したモデルの妥当性を示した。3.原料ガスを熱分解し、活性度の高い前駆体を生成することにより、成長膜への炭素混入が低減できることを実験で明らかにした。また、得られた成長層の電子的性質と炭素量との関連を検討した。以上の成果により所期の目的は達成された。今後、より詳しい表面反応ダイナミクスを検討するとともに、結晶成長の原子層制御に応用することが必要であると考えられる。

在这项研究中，我们使用有机金属材料在高真空下使用有机金属分子束外延来定量阐明激光激发下的表面反应动力学，并在原子层水平的晶体结构中研究这一点，旨在将其应用于生长控制。 。以作为宽带隙半导体而受到关注的磷系半导体为对象，尝试使用三乙基镓作为III族源、磷化氢作为V族源来生长磷化镓。使用氮激光器作为光源。今年取得的主要成果如下。 1.在表面反应速率决定区域中，通过光照射确认了生长速率的增加。这是因为光照射促进了吸附在表面的原料的分解。 2. 通过分析光照射过程中反射的高速电子衍射图案的亮度随时间的变化，阐明了表面化学反应的基本过程，并提出了反应过程的模型。通过求解速率方程来确定吸附物质数量的时间变化。我们尝试对反应过程进行定量分析，发现与实验结果非常吻合，证明了所提出模型的有效性。 3.实验表明，通过热分解原料气体产生高活性前驱体，可以减少生长薄膜中的碳污染。我们还研究了生长层的电子特性与碳含量之间的关系。通过以上结果，达到了预期的目的。未来，有必要研究更详细的表面反应动力学，并将其应用于晶体生长的原子层控制。

项目成果

H.Matsunami: "In-situ RHEED observation on surface reactions in laser-triggered chemical beam epitaxy of GaP" Applied Surface Science. 79/80. 227-231 (1994)

H.Matsunami：“激光触发化学束外延 GaP 表面反应的原位 RHEED 观察”应用表面科学。

H.Matsunami: "In-situ reflection high-energy electron diffraction observation of laser-triggered GaP growth in chemical beam epitaxy" Journal of Crystal Growth. 136. 89-93 (1994)

H.Matsunami：“化学束外延中激光触发的 GaP 生长的原位反射高能电子衍射观察”晶体生长杂志。