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論文

Photoluminescence characterization of $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ prepared by ion beam sputter deposition (IBSD) method

Zhuravlev, A. V.; 山本 博之; 志村 憲一郎*; 山口 憲司; 社本 真一; 北條 喜一; 寺井 隆幸*

Thin Solid Films, 515(22), p.8149 - 8153, 2007/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.41(Materials Science, Multidisciplinary)

Si基板上に生成した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$は0.8eV近くに強い発光を示すことが知られている。しかしながら、この付近にはSiの欠陥に由来するものも存在するため、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$本来の発光と十分区別する必要がある。特に本研究ではイオンビームスパッタ蒸着法により$$beta$$-FeSi$$_{2}$$を作製していることから、イオンビームプロセスによる発光特性への影響を把握することが重要となる。このため帯溶融法及びチョコラルスキー法で作製したSi基板を用い、各試料作製過程における発光特性を測定した。Si基板上に生成した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$と、これと同条件でイオン照射を行ったSi基板のみからの発光を比較した結果、0.81eVの発光はいずれの場合もアニーリングによって強度が増大する。一方発光強度の温度依存性に関してはSi基板のみのものの方がより低温で消光する傾向が見られた。

論文

Growth of $$beta$$-FeSi$$_2$$ thin films on $$beta$$-FeSi$$_2$$ (110) substrates by molecular beam epitaxy

室賀 政崇*; 鈴木 弘和*; 鵜殿 治彦*; 菊間 勲*; Zhuravlev, A. V.; 山口 憲司; 山本 博之; 寺井 隆幸*

Thin Solid Films, 515(22), p.8197 - 8200, 2007/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:66.21(Materials Science, Multidisciplinary)

${it $beta$}$-FeSi$$_2$$はSiをベースとする光エレクトロニクス用材料として注目を集めている。Si基板上への${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜のヘテロ成長に関する研究は多いが、これを${it $beta$}$-FeSi$$_2$$の単結晶基板上に成長させた例はほとんど報告がない。われわれは最近Ga溶媒を用いた溶液成長法により大きなファセット面を有する${it $beta$}$-FeSi$$_2$$の単結晶試料を得ることに成功している。本研究ではこうして得られた単結晶試料を基板に用い、さらにそのうえに${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜をMBE(分子線エピタキシー)法によりエピタキシャル成長させることを試みた。実験では、平滑な面を得るために、${it $beta$}$-FeSi$$_2$$(110)の単結晶試料をHF(50%)-HNO$$_3$$(60%)-H$$_2$$O溶液中でエッチングを行った。溶液成長直後の粗い表面がエッチングにより平滑になる様子はAFM(原子間力顕微鏡)像で確認できた。また、薄膜成長前後で表面をRHEED(高速反射電子回折)により観測した結果、ストリークの間隔が変化していないことから${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜が${it $beta$}$-FeSi$$_2$$(110)基板上でエピタキシャル成長していることを明らかにした。

論文

Single crystalline $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ grown using high-purity FeSi$$_{2}$$ source

後藤 宏平*; 鈴木 弘和*; 鵜殿 治彦*; 菊間 勲*; 江坂 文孝; 打越 雅仁*; 一色 実*

Thin Solid Films, 515(22), p.8263 - 8267, 2007/08

 被引用回数:13 パーセンタイル:45.13(Materials Science, Multidisciplinary)

FeSi$$_{2}$$原料の純度が溶液から成長させた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の電気特性に及ぼす影響について調べた。高純度FeSi$$_{2}$$原料は、純度5NのFeと5NupのSiを石英アンプル中で溶融合金化することにより合成した。アーク熔解で合金化したFeSi$$_{2}$$合金を用いて成長させた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶はp型を示したものの、高純度FeSi$$_{2}$$を用いてZn溶媒から成長させた$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶はn型を示した。二次イオン質量分析の結果、p型単結晶中にはn型単結晶に比べて高い濃度のCr, Mn, Coなどの不純物が存在することがわかり、これらが電気特性に影響を及ぼしていることが示唆された。

口頭

Interface structure of IBSD-$$beta$$-FeSi$$_{2}$$ thin film fabricated on Si and silicon-on-insulator substrates

笹瀬 雅人*; 志村 憲一郎*; 山口 憲司; 山本 博之; 社本 真一; 北條 喜一

no journal, , 

受発光素子としての応用が期待される$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の発光特性に及ぼす基板/薄膜界面の微細構造及び組成変化を検討することを目的として、二種の異なる基板上(Si(100), silicon-on-insulator(SOI))に作製した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$について透過型電子顕微鏡を用いて断面観察を行った。この結果、Si(100)上に生成した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$は生成後の加熱により凝集し、20-200nmの粒子となった。この際Si, $$beta$$-FeSi$$_{2}$$いずれにも明らかな転位や積層欠陥は観測されなかった。一方同様の凝集はSOI基板を用いた場合にも見られ、20-30nmの粒子が生成すると同時にSiO$$_{2}$$層の極端な肥大化(100$$rightarrow$$500nm)が観測された。このためSOI基板を用いた場合にはSiO$$_{2}$$上に直接$$beta$$-FeSi$$_{2}$$が存在し、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Si界面は認められなかった。併せて測定を行った発光特性との関係から$$beta$$-FeSi$$_{2}$$/Si界面の存在が発光に大きな影響を与えることが示唆された。

口頭

Growth and structural properties of $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ layers on glass substrates

佐竹 俊哉*; 山口 憲司; 山本 博之; 松山 剛*; 立岡 浩一*

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$は光電変換デバイスへの応用が期待されるシリサイド半導体の一つである。現在まで種々の方法で成膜が行われ高品質の薄膜が得られているが、その特性は基板の影響を非常に受けやすく、薄膜自体の評価は必ずしも容易ではない。本研究では絶縁体である石英ガラス及びSIMOX(Separation by IMplanted OXygen)を基板として用い、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$成膜後のX線回折測定及び透過型電子顕微鏡(TEM)観察により薄膜の構造に関して評価を行った。この結果、石英ガラス上では$$beta$$-FeSi$$_{2}$$は多結晶であるが、(422)面が優先的に成長していることが明らかとなった。またSIMOX基板上では反応・成膜途中の平面TEM像から$$beta$$-FeSi$$_{2}$$アイランドの生成、合体等の過程が観測され、Siがアイランド直下だけでなくその周囲からも供給されていることが示唆された。

口頭

Photoluminescence characteristics of ${it $beta$}$-FeSi$$_2$$ films on SOI substrate

志村 憲一郎*; Zhuravlev, A. V.; 山本 博之; 山口 憲司; 社本 真一; 北條 喜一; 寺井 隆幸*

no journal, , 

${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜の発光に関して、Si基板を用いた場合は多くの報告があるが、SOI基板(絶縁膜上に単結晶Siを形成した基板)の場合では極めて少ない。著者らのグループでは以前、イオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法によりSOI基板上に${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜を作製しその発光特性について検討を行ったが、強度が微弱であり、Si基板で観測された高温アニールによる発光強度の増加はほとんど認められなかった。本研究では、テンプレート層を用いてSOI基板上に${it $beta$}$-FeSi$$_2$$薄膜作製を行い、その発光特性とアニールによる変化を調べた。実験では、イオン注入により作製されたSOI基板(SIMOX)を用い、酸化物層(絶縁層, 100nm)の上のSi層(100nm)にIBSD法でFeを蒸着させ、${it $beta$}$-FeSi$$_2$$のテンプレート層を作製したうえで、FeSi$$_2$$ターゲットのスパッタによりさらに${it $beta$}$-FeSi$$_2$$層を成長させた。この試料を真空(10$$^{-4}$$Pa)中で 1123K, 24時間アニールした結果、テンプレート層を用いなかった場合に比べ、0.8eV付近での発光強度が1桁近く増大することを明らかにした。

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