Surface preparation and characterization of single crystalline -FeSi

-FeSi単結晶表面の調整とその評価

山田 洋一; 若谷 一平*; 大内 真二*; 山本 博之; 朝岡 秀人  ; 社本 真一  ; 鵜殿 治彦*

Yamada, Yoichi; Wakaya, Ippei*; Ouchi, Shinji*; Yamamoto, Hiroyuki; Asaoka, Hidehito; Shamoto, Shinichi; Udono, Haruhiko*

-FeSi薄膜は1.5m帯域で発光し、フォトニック結晶などへの応用が期待される。高品位の-FeSiエピタキシャル薄膜成膜用の基板として、よく定義されたバルク単結晶表面が必須であるが、その成長が困難であることからこれまで十分に研究がなされていなかった。本研究では、-FeSiバルク単結晶表面の構造を走査型トンネル顕微鏡(STM),低エネルギー電子線回折(LEED)を用いて評価し、清浄表面の調整手法を確立することを目的とした。超高真空下において850C程度の熱処理により得られた清浄表面から、明瞭なLEED像が観察された。得られた回折像から、清浄な(100), (101)及び(110)表面のユニットセルはバルクと同一の周期性をもち、長周期の表面再構成は生じないことが明らかとなった。しかしながら、STM像から清浄表面上には多数の欠陥が存在することも明らかとなった。今後材料応用のためにはこれらの欠陥の制御が必要となると考えられる。

Well-defined clean surfaces of single crystalline -FeSi have for the first time been prepared and characterized at the atomic scale. Surface oxide was removed by heating the crystal at 850 C in ultra-high vacuum (UHV), resulted in an atomically-flat, clean surface. Scanning tunneling microscope (STM) and low-energy electron diffraction (LEED) measurements reveal the absence of long-range surface reconstruction in the low-index (100), (101) and (110) surfaces, which is unique among compound semiconductors. However a significant number of surface defects could still be found within the clean surface. Characterizing and controlling of those surface defects will be necessary in order to use this material in applications.