分子線エピタキシャル法による半導体ナノ構造成長のその場X線回折

In situ X-ray diffraction during molecular-beam epitaxial growth of semiconductor nanostructures

高橋 正光; 海津 利行; 水木 純一郎

Takahashi, Masamitsu; Kaizu, Toshiyuki; Mizuki, Junichiro

分子線エピタキシャル法は、原子レベルで制御された結晶成長を実現する代表的な手法であり、半導体ナノ構造の作製においても重要な役割を果たす。近年、半導体ナノ構造は、多層膜構造を基本とする量子井戸構造から、量子細線・量子ドット構造へと低次元化が進んでいる。これらはもはや平面的な膜構造ではなく、三次元的な構造であるため、平均膜厚・界面ラフネスなどの測定にとどまらない新しい構造評価法が必要とされている。シンクロトロン放射光を用いたX線回折法は、静的な構造評価法として、半導体表面構造のほか、量子ドットなどの三次元的な形状・ひずみ分布の決定に用いられるようになってきている。われわれは、これらの手法をもとに、半導体ナノ構造成長中のその場・リアルタイムX線測定を実現するため、放射光施設SPring-8のBL11XUにおいて、X線回折計とMBE成長槽とを一体化した装置を用いた研究を進めている。本講演では、従来の方法ではその場測定が難しい、ナノ構造の実空間における形状・格子定数分布及び組成について、GaAs上のInAs成長,Sbで覆われたGaAs(001)表面を例に、放射光X線回折による研究を紹介する。

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