Enhancement of surface oxidation on Ge(111)-c(28) caused by supersonic O beam

超音速O分子ビームによるGe(111)-c(28)表面の酸化の促進

岡田 隆太; 吉越 章隆 ; 寺岡 有殿; 神農 宗徹*; 山田 洋一*; 佐々木 正洋*

Okada, Ryuta; Yoshigoe, Akitaka; Teraoka, Yuden; Jinno, Muneaki*; Yamada, Yoichi*; Sasaki, Masahiro*

次世代FET材料としてSiよりも移動度などで優れた物性を有するGeが注目されている。また、FETの応用技術としてさまざまな結晶面方位が利用されることが想定されている。Geを用いたFETを実用化するには、Ge酸化膜の特性を理解することが不可欠である。本研究の目的の一つは、Ge酸化膜の特性の一つである酸化状態を超音速酸素分子線によって制御することである。われわれはGe(100)-21表面において並進運動エネルギーが高い超音速酸素分子線によって、室温酸化反応が促進されることを報告している。本実験では、Geの代表的な低指数面である(111)-c(28)表面上の酸化膜に注目した。表面構造に由来する(100)とは異なる酸化状態を形成できることが期待されるので、高分解能放射光XPSによってバックフィリング及び超音速酸素分子線によるGe室温酸化膜を分析した。実験の結果、高エネルギーの超音速酸素分子線によって形成したGe(111)酸化膜には、(100)表面上では形成されなかったGe成分が明瞭に観測された。これはGe酸化膜を形成する際に面方位によって酸化状態に変化が起きることを示している。この発見はGe単結晶表面の酸化状態の制御に重要な基礎的知見を与える。

Ge is one of the promising materials for the next generation FET because of its high carrier mobility overwhelming that of Si. Understanding of oxidation processes on Ge substrates with various index planes is necessary to control the quality of oxide layers for these devices. In this research, we employed SR-XPS to analyze oxide layers on the Ge(111)-c(28) surface formed by thermal-O gas and supersonic O beam. Ge component was generated only by high energy supersonic O beam, although the oxide layer on Ge(100) has up to Ge. This result indicates that oxidation states are different depending on crystal planes. Our results give insight into mechanisms of oxidation processes on Ge.