Change of Si(110) reconstructed structure by Ge nanocluster formation

Geナノクラスター形成によるSi(110)再構成構造の変化

横山 有太; 山崎 竜也; 朝岡 秀人  

Yokoyama, Yuta; Yamazaki, Tatsuya; Asaoka, Hidehito

特異な1次元構造を有するSi(110)-162シングルドメイン表面へGe原子を少量蒸着した場合のGeナノクラスター形成初期過程を走査トンネル顕微鏡により計測した。Si表面温度が室温の場合、Geを蒸着しても表面形状はほとんど変化しない。一方、およそ973Kで長時間加熱すると、Si表面にピラミッド型のGeナノクラスターが形成されるとともに、表面構造が162シングルドメインからダブルドメインへと変化した。これは、Geクラスター形成により表面にストレスが生じ、このストレスを解消するためによりエネルギー的に安定なダブルドメインに表面構造が変化したためであると考えられる。このように、少量のナノクラスターが形成されることで表面構造が変化することは非常に興味深い現象であり、今後の低次元ナノ構造作製に応用できると考えられる。

The initial processes of Ge nano cluster formation on Si(110)-162 reconstructed structure were investigated via scanning tunneling microscopy. For a small amount of Ge deposited on Si(110)-162 single-domain structure at room temperature, the surface structure did not change significantly. After direct current heating at 973 K for 20 min, the striped structure almost broken and disordered-like structure was formed on the terrace. With increasing the annealing time, the surface structure changed from disordered-like structure to the 162 double-domain structure and pyramidal nano clusters were formed at the domain boundary. These results suggest that the surface stress was induced by Ge nano cluster formation and the double-domain structure was formed in order to relax the stress.