Si(001)上のGaAs成長のその場X線回折

In-situ X-ray diffraction during GaAs epitaxial growth on Si(001)

仲田 侑加*; 鈴木 秀俊*; 池田 和磨*; Hu, W.; 神津 美和; 高橋 正光; 大下 祥雄*

Nakata, Yuka*; Suzuki, Hidetoshi*; Ikeda, Kazuma*; Hu, W.; Kozu, Miwa; Takahashi, Masamitsu; Oshita, Yoshio*

Si上のGaAsの成長には、安価で高効率な太陽電池の実現や光電子集積回路の実現が期待されている。しかし、Si上のGaAsの成長は成長初期から島状成長し、格子不整合や逆位相境界などにより、結晶欠陥も多い。デバイス応用が可能な単結晶膜を実現するためには、成長メカニズムの理解が必要である。本研究では、Si(001)上のGaAs層の成長メカニズムについて、三次元X線逆格子マッピングを用いて調べた。島状成長が進行している成長初期において、平均結晶粒径は成長時間の1/2乗に比例している。島の成長過程は(1)原子の表面拡散と(2)原子の島への取り込みに分けられる。この成長で見られたの依存性は、表面拡散が十分に速く、島への取り込みで成長速度が律速されていることを示している。

Molecular-beam epitaxial growth processes of GaAs on Si(001) was investigated using in situ synchrotron X-ray diffraction. Three-dimensional X-ray intensity distribution around Si and GaAs 022 Bragg points in the reciprocal space was measured during growth by combination of an area detector and one-axis scan. At the initial stage of the growth, the average radius of GaAs islands, , and growth time, , were found to follow in accordance with the growth limited by the binding of Ga with As at step edges.