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Surface structures on $$beta$$-FeSi$$_2$$ formed by heat-treatment in ultra-high vacuum and their influence for homoepitaxial growth

超高真空中の熱処理により形成された$$beta$$-FeSi$$_2$$基板の表面構造とそのホモエピタキシャル成長への影響

松村 精大*; 落合 城仁*; 鵜殿 治彦*; 江坂 文孝; 山口 憲司; 山本 博之; 北條 喜一

Matsumura, Seidai*; Ochiai, Kunihito*; Udono, Haruhiko*; Esaka, Fumitaka; Yamaguchi, Kenji; Yamamoto, Hiroyuki; Hojo, Kiichi

超高真空中で加熱処理された$$beta$$-FeSi$$_2$$基板の表面構造とそのホモエピタキシャル成長への影響を調べた。1023Kで熱処理された$$beta$$-FeSi$$_2$$(100)基板の表面には穴状の欠陥構造が認められ、この温度で起こる表面酸化物(SiO$$_x$$)の消失と対応している。この欠陥構造の元素組成は$$beta$$-FeSi$$_2$$のそれ(Si/Fe$$=$$2)と比べFeが過剰だったことから、表面で$$beta$$-FeSi$$_2$$から$$epsilon$$-FeSiへの分解が起こっていることが示唆された。また、加熱処理後の表面の形状は結晶面に依存していた。さらに、973並びに1073Kにおいて、$$beta$$-FeSi$$_2$$(111)の基板上に平滑なホモエピタキシャル膜を成長させることができた。

The surface structures on the surface of $$beta$$-FeSi$$_2$$ substrate after heat treatment in ultra high vacuum and their influence on homoepitaxial growth were investigated. It was found that the dip structures appeared on the surface of $$beta$$-FeSi$$_2$$ (100) substrate after heat treatment above 1023 K, where the evaporation of surface oxide layer (SiO$$_x$$) occurred. The composition of the dip structure was Fe-rich as compared to nominal $$beta$$-FeSi$$_2$$ composition (Si/Fe=2). This result indicates that the decomposition from $$beta$$-FeSi$$_2$$ to $$epsilon$$-FeSi would occur on the surface. The surface morphology observed after heat treatment depended on the orientation of the substrate. In addition, homoepitaxial films with smooth surface on $$beta$$-FeSi$$_2$$ (111) substrate at the growth temperature of 973 and 1073 K were obtained.

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