Homoepitaxial film on -FeSi single crystal studied by XPS and XAS

-FeSi単結晶上にホモエピタキシャル成長させた-FeSi薄膜のX線光電子分光法及びX線吸収分光法による評価

山本 博之; 江坂 文孝  

Yamamoto, Hiroyuki; Esaka, Fumitaka

-FeSiは受発光素子など幅広い応用が期待される半導体材料である。しかしながらFe-Si系化合物は多様な相を持ち、わずかな組成の変化により構造が大きく変化することもあるために、正確な組成の把握及びその制御が実用化に向けた課題の一つである。本研究では、放射光を励起源としたX線光電子分光法(XPS)及びX線吸収分光法(XAS)を用いることにより-FeSi単結晶表面上にホモエピタキシャル成長させた-FeSi単結晶薄膜の組成及び化学状態について、非破壊で深さ方向分析を行った。励起エネルギーを変化させて測定したSi2pのXPSスペクトルから、薄膜表面に0.8nmの自然酸化膜が存在することを明らかにした。またXASによるSi-K端吸収スペクトルから、作製した薄膜において、基板よりもSi-Fe結合による吸収が増大する傾向が認められ、組成がわずかに異なることが確認された。

Semi-conducting silicides are extensively investigated for using as silicon-based electronic devices. Among silicides, -FeSi having a band gap of 0.85 eV is a candidate as a promising semiconductor. In the present study, a combination of XPS and XAS is applied to clarify surface chemical states of a -FeSi single crystal and a homoepitaxial -FeSi film. On the basis of the XPS spectra, surface oxide layers suggests that the thicknesses are estimated to be 1.0 nm and 0.8 nm for the single crystal and the homoepitaxial film, respectively. The obtained Si K-edge XAS spectra of the homoepitaxial film is similar to that of the single crystal, meaning that a homogeneous -FeSi film can be obtained in this condition. However, slight increases of the peaks at 1840.8 and 1844.3 eV in the spectrum of the homoepitaxial film suggest the presence of other chemical states such as FeSi.