中性子反射率測定によるSr/H-Si(111)ヘテロエピ界面構造の解析

Highly mismatched hetero-interface between Sr and H-terminated Si(111) analysed by neutron reflectometry

山崎 竜也; 山崎 大  ; 朝岡 秀人  ; 田口 富嗣; 社本 真一  ; 豊島 安健*

Yamazaki, Tatsuya; Yamazaki, Dai; Asaoka, Hidehito; Taguchi, Tomitsugu; Shamoto, Shinichi; Toyoshima, Yasutake*

高集積化が進むデバイステクノロジーには、新機能性材料の活用とともに、大きな格子不整合を克服できる新たなへテロエピタキシャル形成技術の開発が重要である。Si基板上にSrTiOを形成する際、そのテンプレートとなるSr層が、Si表面を水素終端しておくことにより、12%の格子不整合を克服してヘテロエピ成長することを既に報告した。その大きな格子不整合を克服させた、具体的な界面構造に関してさらに検討を行った。その構造の検討のための反射高速電子回折法(RHEED)による水素終端Si-H上のSr結晶成長過程のその場観察により、ヘテロエピ成長を実現させた界面は水素とSr単原子層で構成されていることを明らかにした。一方、多重内部反射赤外分光(MIR-FTIR)法による界面Si-H伸縮振動のその場観察を行ったところ、Srを約1原子層成長させるまでの段階でSi-Hの吸収が変化・消失し、水素が脱離した可能性が考えられる。そこで中性子反射率(NR)法を用い、Srエピ終了後の完全に埋もれた界面の構造、特に水素の有無の確認を試みた。そのNRプロファイルには明確な差異が認められ、埋もれた界面に存在するHとDの散乱長の違いに由来すると判断される。モデルを用いたフィッティングともおおむね整合しおり、重原子層を積層しているにも係わらず埋もれた界面での水素の存在が確認でき、水素がこのヘテロエピ界面の構成要素であることが明らかになった。

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