Quantitative structure determination of GaAs(001) under typical MBE conditions using synchrotron X-ray diffraction

シンクロトロンX線回折を用いたMBE条件下GaAs(001)表面の定量的構造解析

高橋 正光; 水木 純一郎

Takahashi, Masamitsu; Mizuki, Junichiro

近年、走査型プローブや各種回折法を含む先端的な表面分析手法がGaAs表面に適用され、MBE成長の原子論的理解が進められている。成長条件下では、GaAsの表面は材料物質ガスにさらされており、表面と環境との間で原子のやりとりが行われている。このような状況においては、バルク中とは異なる化学組成を持つ、さまざまな表面再構成構造が形成される。これらの再構成構造を成長条件下で決定することは、MBE成長の素過程を理解するためにきわめて重要である。本研究では、実際に成長条件下にある24構造と、As吸着によって引き起こされる構造変化について、X線回折法による構造決定を行った。

Recently, sophisticated surface analysis tools including scanning probes and diffraction techniques have been applied to GaAs surfaces towards the understanding of the atomistics of the MBE growth process. Under growth conditions, GaAs surfaces are exposed to the gas phase of source materials and thus exchanges atoms with the environment. This situation brings abouta variety of surface reconstructions whose stoichiometry is different from that of the bulk, depending on growth parameters. Determination of the surface reconstructions under growth conditions is a key to understand the elemental process of MBE. In this paper, we report on in situ X-ray analysis of the (24) structure under true growth conditions and its structural changes induced by As incorporation.