JP7503786B2 - Heterostructure and method for fabricating same - Google Patents
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Description
本発明は、層状物質からなるヘテロ構造およびその作製方法に関する。 The present invention relates to a heterostructure made of layered materials and a method for producing the same.
さまざまな種類のヘテロ構造を実現するために、積層方向に隣り合う単位層の間が、ファンデルワールス力により結合している層状物質が用いられている。この層状物質を基板上に形成させる技術として、ファン・デル・ワールスエピタキシーがある（非特許文献１）。この技術では、例えば、半導体基板の最表面を化学的に終端し、不活性化させ、疑似的に層状物質の表面状態に近づけた上で層状物質を形成させる。 To realize various types of heterostructures, layered materials are used in which adjacent unit layers in the stacking direction are bonded by van der Waals forces. One technique for forming such layered materials on a substrate is van der Waals epitaxy (Non-Patent Document 1). In this technique, for example, the top surface of a semiconductor substrate is chemically terminated and inactivated to approximate the surface state of a layered material, and then the layered material is formed.
しかしこの上述した技術では、基板に垂直方向には良好なヘテロ構造が形成できるが、基板表面が化学的に不活性であるため、層状物質の結晶が面内で６０°回転してしまうもの（ドメイン）が出現し、単結晶を得ることが難しい。他方、基板表面を意図的に荒らし、この上に層状物質を形成することで、形成される層状物質の面内の回転を抑制する技術がある（非特許文献２）。しかしながらこの技術では、層状物質の利点である急峻なヘテロ界面を基板との間に形成することが不可能である。 However, with this technique, although a good heterostructure can be formed perpendicular to the substrate, the substrate surface is chemically inactive, and as a result, the layered material crystals tend to rotate 60° in-plane (domains) and it is difficult to obtain single crystals. On the other hand, there is a technique for intentionally roughening the substrate surface and forming a layered material on it to suppress the in-plane rotation of the layered material (Non-Patent Document 2). However, with this technique, it is impossible to form a steep heterointerface with the substrate, which is an advantage of layered materials.
このように、従来の技術では、基板の上に、面内および面直の両方に良好な結晶の状態で層状物質を形成することが容易ではないという問題があった。 As described above, conventional techniques have the problem that it is not easy to form a layered material on a substrate with good crystallinity both in-plane and perpendicular to the surface.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、基板の上に、面内および面直の両方に良好な結晶の状態で層状物質が形成できるようにすることを目的とする。 The present invention was made to solve the above problems, and aims to make it possible to form a layered material on a substrate with good crystallinity both in-plane and perpendicular to the surface.
本発明に係るヘテロ構造の作製方法は、基板の上に、ステップが周期的に形成された周期構造を形成する第１工程と、周期構造の上に、積層方向に隣り合う単位層の間が、ファンデルワールス力により結合している層状物質の層を形成する第２工程とを備え、第１工程は、周期構造を導入しない場合に結晶が６０°回転する点と点を結んだ線に平行となる方向に、基板に周期構造を作製する。 The method for producing a heterostructure according to the present invention comprises a first step of forming a periodic structure having steps formed periodically on a substrate, and a second step of forming a layer of a layered material on the periodic structure, in which adjacent unit layers in the stacking direction are bonded by van der Waals forces, wherein the first step produces a periodic structure on the substrate in a direction parallel to a line connecting the points at which the crystal would rotate by 60° if the periodic structure were not introduced .
また、本発明に係るヘテロ構造は、基板と、基板の上にステップが周期的に形成された周期構造と、周期構造の上に形成された、積層方向に隣り合う単位層の間が、ファンデルワールス力により結合している層状物質の層とを備え、周期構造は、周期構造を導入しない場合に結晶が６０°回転する点と点を結んだ線に平行となる方向に形成されている。 Moreover, the heterostructure according to the present invention comprises a substrate, a periodic structure having steps formed periodically on the substrate, and a layer of a layered material formed on the periodic structure, in which adjacent unit layers in the stacking direction are bonded by van der Waals forces, and the periodic structure is formed in a direction parallel to a line connecting the points at which the crystal would rotate by 60° if the periodic structure were not introduced .
以上説明したように、本発明によれば、基板の上に所定の幅のステップが配置された構造を形成するので、基板の上に、面内および面直の両方に良好な結晶の状態で層状物質が形成できる。 As described above, according to the present invention, a structure in which steps of a predetermined width are arranged on a substrate is formed, so that a layered material can be formed on the substrate with good crystallinity both in-plane and perpendicular to the substrate.
以下、本発明の実施の形態に係るヘテロ構造の作製方法について図１を参照して説明する。 The method for fabricating a heterostructure according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1.
まず、第１工程Ｓ１０１で、基板の上に、ステップが配置された構造を形成する。例えば、第１工程は、基板の上に、複数のステップが周期的に配置された構造を形成する。なお、基板の上に、１つのステップを形成することもできる。ここで、構造におけるステップのテラス幅は、層状物質の層の積層方向の格子定数に対応した寸法とする。なお、上述した格子定数とは、層状物質の層の積層方向に隣り合う層間距離である。 First, in the first step S101, a structure in which steps are arranged is formed on a substrate. For example, in the first step, a structure in which multiple steps are periodically arranged is formed on a substrate. It is also possible to form a single step on a substrate. Here, the terrace width of the step in the structure is a dimension corresponding to the lattice constant in the stacking direction of the layers of the layered material. The above-mentioned lattice constant is the distance between adjacent layers in the stacking direction of the layers of the layered material.
ステップが配置された（備える）構造は、基板の表面を加工することで形成できる。また、基板の上に形成した所定の材料の層の表面を加工することで、ステップが配置された構造とすることもできる。ステップが配置された構造は、ガラス、サファイア、半導体、および金属のいずれかから構成することができる。 The structure having steps can be formed by processing the surface of a substrate. Alternatively, the structure having steps can be formed by processing the surface of a layer of a specific material formed on a substrate. The structure having steps can be made of glass, sapphire, a semiconductor, or a metal.
次に、第２工程Ｓ１０２で、上述した構造の上に、積層方向に隣り合う単位層の間が、ファンデルワールス力により結合している層状物質の層を形成する。例えば、層状物質の層は、結晶成長により形成することができる。また、層状物質の層は、他基板に形成されている層状物質の小片を貼り付けることで形成することもできる。 Next, in the second step S102, a layer of a layered material is formed on the above-mentioned structure, in which adjacent unit layers in the stacking direction are bonded by van der Waals forces. For example, the layer of the layered material can be formed by crystal growth. The layer of the layered material can also be formed by attaching small pieces of the layered material formed on another substrate.
上述した作製方法により作製されたヘテロ構造は、図２に示すように、基板１０１の上に形成されたステップ１２１が配置された構造１０２と、構造１０２の上に形成された、積層方向に隣り合う単位層１３１の間が、ファンデルワールス力により結合している層状物質の層１０３とを備えるものとなる。構造１０２におけるステップ１２１のテラス１２２の幅は、層状物質の層１０３の積層方向の格子定数に対応した寸法とされている。
As shown in FIG. 2, the heterostructure produced by the above-mentioned production method comprises a
層状物質の単位層１３１は、面直方向の格子定数とステップ１２１の高さとの関係により、ステップ１２１を乗り越える場合もあれば乗り越えない場合もある。重要なポイントは、テラス１２２の幅と、構造１０２の表面での層状物質を形成する材料のマイグレーション距離の関係である。マイグレーション距離が、テラス１２２の幅よりも小さい場合、テラス１２２内で層状物質が島状成長し、層状物質の層１０３の回転が抑制できなくなる。層状物質の１番目の単位層１３１が、ステップ１２１を乗り越えない場合、構造１０２の表面の面内での回転抑制の効果は大きくなるが、乗り越える場合もステップ１２１のポテンシャルの影響で、層状物質の層１０３の回転は、ある程度抑制できる。
Depending on the relationship between the lattice constant in the direction perpendicular to the surface and the height of the
以下、より詳細に説明する。基板にステップが周期的に形成された構造（以下、単に周期構造とする）は、ＧａＡｓなどの半導体による基板上の、半導体からなるバッファー層の成長によって作製することもできる。バッファー層は、例えば、よく知られた分子線エピタキシー法や有機金属気相成長法による成長で、作製することができる。また、上記構造は、基板を加熱処理することで作製することもできる。 This will be explained in more detail below. A structure in which steps are periodically formed on a substrate (hereinafter simply referred to as a periodic structure) can also be fabricated by growing a buffer layer made of a semiconductor on a substrate made of a semiconductor such as GaAs. The buffer layer can be fabricated, for example, by the well-known molecular beam epitaxy method or metalorganic vapor phase epitaxy method. The above structure can also be fabricated by heat treating the substrate.
また、マスクパターンを用いたエッチングによるパターニングで、ステップを形成することで、周期構造を形成することもできる。例えば、基板の上（基板の表面）に、リソグラフィー技術によりマスクを形成し、集束イオンビーム（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）エッチングなど物理的なエッチングによるプロセス加工で、周期構造を作製することもできる。また、基板の上（基板の表面）に、リソグラフィー技術によりマスクを形成し、化学的エッチングによるプロセス加工で、周期構造を作製することもできる。 A periodic structure can also be formed by forming steps through patterning by etching using a mask pattern. For example, a mask can be formed on the substrate (on the substrate's surface) using lithography technology, and a periodic structure can be fabricated by a physical etching process such as focused ion beam (FIB), reactive ion etching (RIE), or inductively coupled plasma (ICP) etching. A mask can also be formed on the substrate (on the substrate's surface) using lithography technology, and a periodic structure can be fabricated by a chemical etching process.
例えば、主表面を（１１１）Ｂ面としたＧａＡｓ基板を用い、この表面に周期構造を作製することができる。また、このＧａＡｓ基板の上にバッファー層を成長させ、成長させたバッファー層の表面に周期構造を作製することができる。 For example, a GaAs substrate with a (111)B main surface can be used to create a periodic structure on this surface. A buffer layer can also be grown on this GaAs substrate, and a periodic structure can be created on the surface of the grown buffer layer.
この場合、テラス幅はＧａＡｓ基板の主表面を、（１１１）Ｂ面から微傾斜させ、この微傾斜の角度によって制御することが可能である。例えば、ＧａＡｓの（１１１）Ｂ面において、ファセット面より０．５度の微傾斜させた面（図３参照）では、ＧａＡｓの１分子層の高さは約０．３３ｎｍであるので、ｔａｎ０．５°＝０．３３ｎｍ／（テラス幅）となり、テラス幅は約３７ｎｍとなる。ただし実際には、微傾斜基板の作製時に誤差が生じる。 In this case, the terrace width can be controlled by slightly inclining the main surface of the GaAs substrate from the (111)B plane and adjusting the angle of this slight inclination. For example, on the (111)B plane of GaAs, on a surface that is slightly inclined at 0.5 degrees from the facet plane (see Figure 3), the height of one molecular layer of GaAs is approximately 0.33 nm, so tan 0.5° = 0.33 nm/(terrace width), and the terrace width is approximately 37 nm. However, in reality, errors occur when fabricating a slightly inclined substrate.
上述したようにステップ（原子ステップ）による周期構造を形成する場合、周期構造を導入しない場合に結晶が６０°回転する点と点を結んだ線に平行となる方向に、基板に周期構造を作製する。例えば、ＧａＡｓ基板の（１１１）Ｂ面とされている主表面において、［１－１０］方位に平行にステップを形成することで、周期構造を作製する。このような周期構造によれば、［１－１０］方位に平行にステップに沿って、層状物質が形成される（成長する）ようになり層状物質の回転が抑制できる。 When forming a periodic structure using steps (atomic steps) as described above, the periodic structure is created on the substrate in a direction parallel to the line connecting the points at which the crystal would rotate 60° if the periodic structure was not introduced. For example, a periodic structure is created by forming steps parallel to the [1-10] direction on the main surface of a GaAs substrate, which is the (111)B surface. With such a periodic structure, the layered material is formed (grows) along the steps parallel to the [1-10] direction, suppressing the rotation of the layered material.
上述した周期構造は、基板の上に形成した一般的なデバイス構造の上に組み込むこともできる。例えば、基板の上に形成した電子デバイスのチャネル部に、周期構造を形成し、この上に、層状物質の層を形成して電子デバイスとすることができる。デバイスのチャネル部の平面視の寸法が、層状物質の積層方向の格子定数よりも大きい場合、チャネル部の上に周期構造を作製することで、層状物質の面内の回転を抑制することができる。 The above-mentioned periodic structure can also be incorporated on a general device structure formed on a substrate. For example, a periodic structure can be formed on the channel portion of an electronic device formed on a substrate, and a layer of a layered material can be formed on top of this to form an electronic device. When the planar dimensions of the channel portion of the device are larger than the lattice constant in the stacking direction of the layered material, the in-plane rotation of the layered material can be suppressed by creating a periodic structure on the channel portion.
また、基板の上に形成した一般的なデバイス構造の平行するラインを、ステップの一つとすることも可能である。このデバイス構造のスケールが、層状物質の積層方向の格子定数よりも小さい場合、デバイス構造の上面に周期構造がなくても層状物質の回転を抑制することが可能である。この場合、デバイス構造の上面の端部（ライン）が、ステップと同様の働きをする。 It is also possible to use the parallel lines of a typical device structure formed on a substrate as one of the steps. If the scale of this device structure is smaller than the lattice constant in the stacking direction of the layered material, it is possible to suppress the rotation of the layered material even if there is no periodic structure on the top surface of the device structure. In this case, the edge (line) on the top surface of the device structure functions in the same way as a step.
次に、周期構造のテラス幅について説明する。層状物質の層の積層方向の格子定数に対応（適した）したテラス幅は、基板の上の周期構造の表面における、層状物質を構成する原子のマイグレーション距離による。このテラス幅は、所望の層状物質によって、上述した微傾斜角度を適宜に選択することで、制御することができる。 Next, the terrace width of the periodic structure will be explained. The terrace width that corresponds (suits) to the lattice constant in the stacking direction of the layers of the layered material depends on the migration distance of the atoms that make up the layered material on the surface of the periodic structure on the substrate. This terrace width can be controlled by appropriately selecting the above-mentioned slight tilt angle depending on the desired layered material.
層状物質の形成においては、例えば、層状物質を結晶成長（気相成長）する場合、原料を交互に供給する、または原料の供給量の比を周期的に変調させて供給（参考文献１、参考文献２、参考文献３）することで、供給する周期構造の表面でのマイグレーション距離を変調することが可能であり、材料に固有の最適条件を広げることが可能となり、作製条件の幅を持たせることが可能である。 When forming a layered material, for example, by growing the layered material through crystal growth (vapor phase growth), it is possible to modulate the migration distance on the surface of the periodic structure being supplied by alternately supplying the raw materials or periodically modulating the ratio of the supply amounts of the raw materials (References 1, 2, 3), which makes it possible to expand the optimal conditions specific to the material and provide a range of manufacturing conditions.
基板のホモエピタキシーによるバッファー層成長時や、基板の加熱処理によって、基板表面の分子層もしくは原子層によるステップ構造をバンチング（ステップバンチング）させ、１分子層もしくは１原子層ではなく数分子もしくは数原子層のステップを形成することが可能である。このバンチングは、バッファー層の成長温度や加熱温度を高温度にするほど進行し、高いステップとなる傾向となる。バンチングしない場合、ステップ高さは、基板の１分子層の厚さに相当する。周期構造の作製において、上述したバンチングを導入してステップ高さを制御することで、周期構造を、面直方向の格子定数が大きな層状物質にも適用できる。 When growing a buffer layer by homoepitaxy on the substrate or by heat treatment of the substrate, it is possible to bunch (step bunching) the step structure of molecular or atomic layers on the substrate surface, forming steps of several molecular or atomic layers rather than one molecular or atomic layer. This bunching progresses more as the growth temperature or heating temperature of the buffer layer is increased, and the steps tend to become higher. When bunching is not performed, the step height corresponds to the thickness of one molecular layer on the substrate. In the production of a periodic structure, by controlling the step height by introducing the above-mentioned bunching, the periodic structure can also be applied to layered materials with a large lattice constant in the direction perpendicular to the surface.
ところで、周期構造（基板）を半導体や金属などの活性な物質から構成する場合、周期構造の最表面の第１原子を、第１原子とは異なる第２原子に置換して化学的に不活性とし（第３工程）、この後で、層状物質の層を形成することもできる。 Incidentally, when the periodic structure (substrate) is made of an active material such as a semiconductor or metal, the first atoms on the outermost surface of the periodic structure can be replaced with second atoms different from the first atoms to make it chemically inactive (third step), after which a layer of layered material can be formed.
例えば、ＧａＡｓ基板の（１１１）面を用いた場合、最表面のＡｓ原子（Ｖ族）を、セレン（Ｓｅ）原子もしくは硫黄（Ｓ）原子での置き換える、つまり終端することで、周期構造の表面を化学的に不活性とすることができる。同様に、Ｓｉ基板を用いる場合、最表面のＳｉ原子を、水素（Ｈ）原子やフッ素（Ｆ）原子で終端することで、周期構造の表面を化学的に不活性とすることが可能である。このような化学的に不活性な表面に層状物質を形成することはファン・デル・ワールスエピタキシーと呼ばれるが（非特許文献１参照）、このような化学的に不活性化した基板表面において、周期構造のステップ幅やステップ高さを制御することで、面内にも面直にも良好な層状物質の結晶を形成することが可能である。 For example, when the (111) surface of a GaAs substrate is used, the As atoms (group V) on the top surface can be replaced, i.e., terminated, with selenium (Se) or sulfur (S) atoms to make the surface of the periodic structure chemically inactive. Similarly, when a Si substrate is used, the Si atoms on the top surface can be terminated with hydrogen (H) or fluorine (F) atoms to make the surface of the periodic structure chemically inactive. Forming a layered material on such a chemically inactive surface is called van der Waals epitaxy (see Non-Patent Document 1), and by controlling the step width and step height of the periodic structure on such a chemically inactive substrate surface, it is possible to form good layered material crystals both in-plane and perpendicular to the surface.
なお、バッファー層の作製、加熱処理、プロセス加工を組み合わせて周期構造を作製することもでき、同様にバッファー層の作製、加熱処理、プロセス加工を組み合わせて、所望のデバイス構造の内部に周期構造を形成することもできる。この場合、デバイス部以外をマスクで覆い層状物質を選択的に形成することができる。デバイス部以外のマスクで覆われている領域の上に形成される多結晶もしくは異なる相の他の結晶は、デバイス部形成後にエッチングにより除去することができる。また、デバイス部以外の領域をエッチングして除去した後、凸部となるデバイス部に層状物質を形成することもできる。この場合も、デバイス部を形成した後に、デバイス部以外の部分を再度エッチングすることもできる。 It is also possible to create a periodic structure by combining the preparation of a buffer layer, heat treatment, and processing, and similarly, a periodic structure can be formed inside a desired device structure by combining the preparation of a buffer layer, heat treatment, and processing. In this case, the layered material can be selectively formed by covering the area other than the device part with a mask. Polycrystals or other crystals of a different phase formed on the area covered with the mask other than the device part can be removed by etching after the device part is formed. It is also possible to form a layered material on the device part that becomes the convex part after etching and removing the area other than the device part. In this case, too, the area other than the device part can be etched again after the device part is formed.
ところで、ガラス基板やサファイア基板では、終端をせずとも層状物質の形成が可能である。この場合においても、上述同様に周期構造を形成することで、周期構造の上に良質な層状物質を形成することが可能となる。 By the way, on glass substrates and sapphire substrates, it is possible to form layered materials without terminating them. Even in this case, by forming a periodic structure in the same manner as described above, it is possible to form a high-quality layered material on the periodic structure.
次に、金属を基板もしくは基板の一部として用いる場合、触媒作用として層状物質が形成できるが、この場合も周期構造によって良質な層状物質をえることが可能である。ここで、金属基板でもよいし、任意の基板の表面に金属の層を形成したものを用いてもよい。さらに、金属の表面を酸化、硫化、セレン化、水素パッシベーション、フッ素コーティングなどにより化学的に不活性とした表面であっても、周期構造を形成し、この周期構造の上に層状物質を形成すれば、良質な結晶を得ることができる。 Next, when a metal is used as the substrate or as part of the substrate, a layered material can be formed as a catalyst, and in this case too, a good quality layered material can be obtained by using a periodic structure. Here, a metal substrate can be used, or any substrate can be used with a metal layer formed on its surface. Furthermore, even if the metal surface has been made chemically inactive by oxidation, sulfurization, selenization, hydrogen passivation, fluorine coating, or the like, a periodic structure can be formed and a layered material can be formed on this periodic structure to obtain good quality crystals.
層状物質は、例えば、ＭＸ2（Ｍは遷移金属、Ｘはカルコゲン原子）からなる遷移金属ダイカルコゲナイドである。また、層状物質は、ＧａＳ、ＧａＳｅ、ＧａＴｅ、ＩｎＳｅ、ＧｅＳ、ＳｎＳ2、ＳｎＳｅ2、Ｂｉ2Ｓｅ3、Ｂｉ2Ｔｅ3などのカルコゲナイド層状物質である。また、層状物質は、ＭｇＢｒ2，ＣｄＣｌ2，ＣｄＩ2，Ａｇ2Ｆ，ＡｓＩ3，ＡｌＣｌ3などのハロゲン化金属層状物質である。また、層状物質は、グラフェン、シリセン、ｈ－ＢＮである。 The layered material is, for example, a transition metal dichalcogenide composed of MX2 (M is a transition metal, and X is a chalcogen atom). The layered material is a chalcogenide layered material such as GaS, GaSe, GaTe, InSe, GeS, SnS2 , SnSe2 , Bi2Se3 , or Bi2Te3 . The layered material is a metal halide layered material such as MgBr2 , CdCl2 , CdI2 , Ag2F , AsI3 , or AlCl3 . The layered material is graphene, silicene, or h-BN.
層状物質は、上述した例に限るものではなく、積層方向に隣り合う単位層の間が、ファンデルワールス力により結合している材料とすることができる。周期構造における最適なステップ高さ、ステップ幅は、形成しようとする層状物質よって異なるが、いずれも基板の上に周期構造が、良質な層状物質の結晶を得るために有効に作用することは言うまでもない。 The layered material is not limited to the above examples, and can be a material in which adjacent unit layers in the stacking direction are bonded by van der Waals forces. The optimal step height and step width in the periodic structure vary depending on the layered material to be formed, but it goes without saying that in any case, the periodic structure on the substrate is effective in obtaining high-quality crystals of the layered material.
以上に説明したように、本発明によれば、基板の上に所定の幅のステップが配置された構造を形成するので、基板の上に、面内および面直の両方に良好な結晶の状態で層状物質が形成できるようになる。 As described above, according to the present invention, a structure in which steps of a predetermined width are arranged on a substrate is formed, so that a layered material can be formed on the substrate with good crystallinity both in-plane and perpendicular to the substrate.
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and it is clear that many modifications and combinations can be implemented by those with ordinary skill in the art within the technical concept of the present invention.
［参考文献］
［参考文献１］Y. Horikoshi et al., "Migration-Enhanced Epitaxy of GaAs and AlGaAs", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 27, no. 2, pp. 169-179, 1988.
［参考文献２］特許２５３３５０１号公報
［参考文献３］特許２０１５１１７号公報
[References]
[Reference 1] Y. Horikoshi et al., "Migration-Enhanced Epitaxy of GaAs and AlGaAs", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 27, no. 2, pp. 169-179, 1988.
[Reference 2] Japanese Patent No. 2533501 [Reference 3] Japanese Patent No. 2015117
１０１…基板、１０２…構造、１０３…層状物質の層、１２１…ステップ、１２２…テラス、１３１…単位層。 101...substrate, 102...structure, 103...layer of layered material, 121...step, 122...terrace, 131...unit layer.
Claims (8)
前記周期構造の上に、積層方向に隣り合う単位層の間が、ファンデルワールス力により結合している層状物質の層を形成する第２工程と
を備え、
前記第１工程は、前記周期構造を導入しない場合に結晶が６０°回転する点と点を結んだ線に平行となる方向に、前記基板に前記周期構造を作製する
ことを特徴とするヘテロ構造の作製方法。 A first step of forming a periodic structure having steps periodically formed on a substrate;
a second step of forming a layer of a layered material on the periodic structure, in which adjacent unit layers in a stacking direction are bonded to each other by van der Waals forces;
The first step is to fabricate the periodic structure on the substrate in a direction parallel to a line connecting points where the crystal would rotate by 60° if the periodic structure were not introduced.
A method for producing a heterostructure comprising the steps of:
前記第１工程は、マスクパターンを用いたエッチングによるパターニングで、前記ステップを形成することを特徴とするヘテロ構造の作製方法。 2. The method for producing a heterostructure according to claim 1 ,
The method for producing a heterostructure, wherein the first step is patterning by etching using a mask pattern to form the steps.
前記第１工程は、バンチングさせることで前記ステップの高さを制御することを特徴とするヘテロ構造の作製方法。 The method for producing a heterostructure according to claim 1 or 2 ,
A method for producing a heterostructure, wherein the first step controls the height of the steps by bunching.
前記周期構造は、ガラス、サファイア、半導体、および金属のいずれかから構成することを特徴とするヘテロ構造の作製方法。 The method for producing a heterostructure according to any one of claims 1 to 3 ,
The method for producing a heterostructure, wherein the periodic structure is made of any one of glass, sapphire, a semiconductor, and a metal.
前記周期構造は、半導体または金属から構成され、
前記第１工程の後の前記第２工程の前に、前記周期構造の最表面の第１原子を、前記第１原子とは異なる第２原子に置換して化学的に不活性とする第３工程をさらに備える
ことを特徴とするヘテロ構造の作製方法。 A method for producing a heterostructure according to any one of claims 1 to 4,
the periodic structure is made of a semiconductor or a metal,
a third step, performed after the first step and before the second step, of replacing first atoms on an outermost surface of the periodic structure with second atoms different from the first atoms to render the surface chemically inactive.
基板の上にステップが周期的に形成された周期構造と、
前記周期構造の上に形成された、積層方向に隣り合う単位層の間が、ファンデルワールス力により結合している層状物質の層と
を備え、
前記周期構造は、前記周期構造を導入しない場合に結晶が６０°回転する点と点を結んだ線に平行となる方向に形成されていることを特徴とするヘテロ構造。 A substrate;
a periodic structure having steps periodically formed on a substrate;
a layer of a layered material formed on the periodic structure, in which adjacent unit layers in a stacking direction are bonded to each other by van der Waals forces;
A heterostructure , characterized in that the periodic structure is formed in a direction parallel to a line connecting points where a crystal would rotate 60° if the periodic structure were not introduced.
前記周期構造は、ガラス、サファイア、半導体、および金属のいずれかから構成されていることを特徴とするヘテロ構造。 The heterostructure according to claim 6 ,
The periodic structure is a heterostructure made of any one of glass, sapphire, a semiconductor, and a metal.
前記周期構造は、半導体または金属から構成され、前記周期構造の最表面の第１原子は、前記第１原子とは異なる第２原子に置換されて化学的に不活性とされていることを特徴とするヘテロ構造。 The heterostructure according to claim 6 ,
A heterostructure, characterized in that the periodic structure is composed of a semiconductor or a metal, and first atoms on the outermost surface of the periodic structure are replaced with second atoms different from the first atoms to make the structure chemically inactive.
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| 小野満恒二 他，２インチＧａＡｓウエハー上に層数制御したＭＢＥ成長ＭｏＳｅ2，第77回応用物理学会秋季学術講演会 講演予稿集，14p-A33-8，日本，2016年09月16日 |
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