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首页> 外文期刊>日本结晶学会志 >アモルファス鉄シリサイド薄膜の局所構造と結晶化過程
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アモルファス鉄シリサイド薄膜の局所構造と結晶化過程

机译：非晶硅化铁薄膜的局部结构和结晶过程

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本研究では，イオン注入法により作製したアモルファスFe-Si薄膜の構造および結晶化過程をTEMにより調べた．低温下で高ドーズのFeイオンをSi基板に注入することにより，Si基板上にアモルファスFかSi，アモルファスSiからなる積層膜が形成されることが明らかとなった．2体分布関数より，アモルファスFe-Siの短距離構造は種々の鉄シリサイド結晶における原子配列に類似したものであることが示唆された．本試料におけるアモルファスFe-Si薄膜は熱処理に伴い，ε-FeSiとアモルファスFe-Siの積層膜を形成した後，残存したアモルファスFかSiがβ-FeSi_2へと結晶化した．さらなる熱処理により，Si基板上にβ-FeSi_2単相の連続膜が形成された．今回紹介した試料のように，ナノスケールで不均質な組織を有する場合には，TEMと電子回折法を用いた構造解析手法が唯一有効な方法である．イオン注入法によりβ-FeSi_2を作製した場合，Si基板中に転位あるいは積層欠陥などの欠陥が導入されるが，本研究ではそのような欠陥導入を大幅に抑制することに成功した．これはε→β相変態に伴って生じる余剰のFe原子が，欠陥を含む再結晶Siと反応しシリサイドを形成したためである．従来の研究では，ε-FeSiの形成を促すほどのFeイオンを注入した例は少なく，ε-FeSiを介するβ-FeSi_2の成長と再結晶Si中における欠陥消失過程との関連を指摘したのは本研究が初めてである．なお，照射量を減らし余剰のFeが生じないような条件では，欠陥が残留することを確認している．Si中の欠陥はβ-FeSi_2とほぼ同じエネルギー領域で発光挙動を示すため，β-FeSi_2の光学特性を研究するうえで阻害要因の1つとなっていた．本研究で得られた試料のように欠陥をほとんど含まない試料を用いることで，β-FeSi_2における光学特性の理解がますます深まることを期待する．
机译：在这项研究中，通过TEM研究了离子注入法制备的非晶Fe-Si薄膜的结构和结晶过程。明确了通过在低温下将高剂量的Fe离子注入到Si基板中而在Si基板上形成由非晶F，Si或非晶Si构成的层叠膜。两体分布函数表明，非晶态Fe-Si的短程结构类似于各种硅化铁晶体中的原子排列。该样品中的非晶态Fe-Si薄膜通过热处理形成了ε-FeSi和非晶态Fe-Si的层叠膜，然后剩余的非晶态F或Si结晶成β-FeSi_2。进一步的热处理在Si衬底上形成了β-FeSi_2单相连续膜。当这次引入的样品具有纳米级的不均匀结构时，使用TEM和电子衍射法进行结构分析的方法是唯一有效的方法。当通过离子注入法制备β-FeSi_2时，诸如重排或堆叠缺陷之类的缺陷被引入到Si衬底中，并且在本研究中，我们成功地抑制了这些缺陷的引入。这是因为由ε→β相变产生的多余Fe原子与含有缺陷的重结晶Si发生反应而形成VDD。在以前的研究中，很少有注入Fe离子以促进ε-FeSi形成的情况，并指出了通过ε-FeSi生成β-FeSi_2的生长与重结晶Si中缺陷消失过程之间的关系。这是本研究的第一次。已经确认，在减少照射量并且不产生过量的Fe的条件下残留缺陷。 Si缺陷在几乎与β-FeSi_2相同的能量区域内表现出发光行为，因此成为研究β-FeSi_2的光学特性的障碍之一。希望通过使用几乎不含缺陷的样品（如本研究中获得的样品）来进一步加深对β-FeSi_2光学特性的理解。

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