共鳴核反応法による格子不整合Sr/H-Si(111)における水素単原子層界面の測定

RNRA measurement of monatomic hydrogen layer at the hetero-interface in a highly mismatched Sr/H-terminated Si(111)

山崎 竜也; 山本 春也; 朝岡 秀人  ; 田口 富嗣; 社本 真一  

Yamazaki, Tatsuya; Yamamoto, Shunya; Asaoka, Hidehito; Taguchi, Tomitsugu; Shamoto, Shinichi

新機能物質を活用した高集積化デバイス構造の作製には、格子不整合を克服できる新たなヘテロエピタキシー法の開発が重要である。Si基板上にSrTiOを形成させる際、テンプレートとなるSr層が、水素終端Si基板(Si-H)を用いることで、12%の格子不整合を克服しヘテロエピ成長することを既に報告した。本研究では、格子不整合を克服させた、Si基板表面の水素がかかわる、具体的な界面構造を検討した。多重内部反射赤外分光法によるSi-Hのその場観察からは、Srの成長に伴いSi-H結合が変化しHの脱離も考えられたが、Srエピ終了後の埋もれた界面を中性子反射率法で測定した結果、HとDの散乱長の違いを利用したNRプロファイルには明確な差異が認められ、界面に水素が存在すると判断できる。今回、共鳴核反応(RNRA)法を用いて、詳細な界面構造、特に水素の深さ位置の確認を試みた。RNRAプロファイルよりSr/Si界面に水素が存在することを確認し、またBi, Srの阻止能を用いて算出される水素の深さ位置は、実測値のピーク位置と一致していることから、水素単原子層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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