Real-time stress analysis of low-temperature Ge nanodot growth on H-terminated Si(111)-11 and Si(111)-77 surfaces

水素終端Si(111)-11, Si(111)-77表面上へのGeドット初期成長過程のその場観察

朝岡 秀人  ; 山崎 竜也; 社本 真一  

Asaoka, Hidehito; Yamazaki, Tatsuya; Shamoto, Shinichi

Si/Geのヘテロ成長はその格子定数のミスマッチからストレスが発生し、そのストレスは半導体特性や、ナノドットを生成する成長機構モードに大きな影響を及ぼす。また成長形態は表面エネルギーと、歪みエネルギーとの相関で決定されるので、表面を水素で終端することにより成長様式を制御できる可能性がある。これまでGe成長下でのストレスを原子層オーダーで詳細な解析を行った例がなかったが、われわれは原子層オーダーの成長過程でのストレスその場測定に成功し、成長モードの変化に伴う明確なストレスの緩和過程を見いだした。また、水素終端下でのGe成長過程のその場観察を行い、成長形態、ストレスへの検討を行う。

Control of intrinsic stress in heteroepitaxial films is one of the most important challenges in modern nanotechnology. We have focused on the stress evolution during the initial growth stage of Ge epitaxial films in the thickness range of a few atomic layers on Si(111)-77 and H-terminat ed Si(111)-11 surfaces. The stress/strain behavior and surface morphology were observed simultaneously by using real-time measurement of substrate curvature and reflection high energy electron diffraction (RHEED) methods. Furthermore, as confirmed by using the structural results from scanning tunnelling microscopy (STM) measurement, it provided direct information on the onset and thickness range of the nanodot growth.