放射光光電子分光によるGe(110)表面の室温酸化過程の研究

Synchrotron radiation photoemission study on the oxidation on Ge(110) surface at room temperature

津田 泰孝   ; 坂本 徹哉; 吉越 章隆 

Tsuda, Yasutaka; Sakamoto, Tetsuya; Yoshigoe, Akitaka

ゲルマニウム(Ge)は、キャリア移動度の高さから、金属-酸化物-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)の代替チャネル材料として注目されている。MOSFETの性能を向上させるためには、絶縁体/Ge界面の原子レベルでの制御が必須である。したがって、Ge表面の酸化過程を原子レベルで理解する必要がある。しかしながら、広く利用される半導体であるケイ素(Si)と比較するとGe表面の酸化過程の理解は十分に進んでいるとは言えない。これまでの研究から、Ge(100)およびGe(111)表面における酸素(O)分子による室温酸化では、いずれの面方位においてもSiと大きく異なる結果が得られている。並進エネルギーを制御した分子線による酸化に関しては、Ge(100)表面で並進エネルギーの大きさにかかわらず+2価の酸化数に酸化がとどまるのに対し、Ge(111)表面では並進エネルギーが大きくなると+3価まで酸化が進行するという特異な面方位依存性が表れる。本研究では、低指数面として重要なGe(110)に注目し、これまでのGe(100)およびGe(111)との比較から、Ge表面酸化の統一的理解を目指す。

Germanium (Ge) is an important alternative channel material for metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) due to its high carrier mobility. An atomically controlled insulator/Ge interface is essential to improve MOSFET performance. Therefore, it is necessary to understand and control the oxidation process of the Ge surface at the atomic level. On the other hand, the understanding of the oxidation process on the Ge surface is not sufficiently advanced compared to that of silicon (Si), a widely used semiconductor. In this study, we investigated the oxidation process of Ge(110), which is an important low index surface, aiming at a unified understanding of Ge surface oxidation. The oxidation process of Ge(110) was measured by using synchrotron radiation X ray photoemission spectroscopy and compared with that of Ge(100) and Ge(111).