JPS63222092A - 反射高速電子線回折装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、薄膜結晶をエピタキシャル成長させる分子線
エピタキシャル成長装置の成長室に設置される反射高速
電子線回折装置に関するものである。

［従来の技術］ 分子線エピタキシャル成長装置（以下ＭＢＥ装置という
）の成長室に設置される従来の反射高速電子線回折装置
の構成を第２図に示す。

７はＭＢＥ装置の成長室を示す。成長室７にマニピュレ
ータ２が配置され、成長室７の側壁に電子銃１が取り付
けられ、マニピュレータ２を間にして電子銃１と反対側
の側壁に蛍光スクリーン４が取り付けられる。電子銃１
から放射された電子線は、マニピュレータ２に保持され
た基板結晶３の表面で回折され、蛍光スクリーン４」−
に結晶の表面構造を反映した回折パターンを生しる。

長であるため、結晶成長中に反射電子線回折により成長
表面構造のその場観察ができるという優れた特徴を有し
ている。

一方、最近では、ＭＢＥ装置が研究用だけてなく、生産
用としても用いられるようになってきた。そのため基板
結晶の大口径化とエピタキシャル薄膜の高均一化が要求
される。そこで、結晶成長中は基板面内で均一な分子線
強度分布と均一・な温度分布を得るために、通常は基板
を回転させる方法を採っている。

ところが、従来の反射高速電子線回折装置では、基板結
晶を回転させると基板」二の電子線が照射される位置が
時間とともに変化するため、スクリーン上に結像される
電子線回折パターンが連続的に変化してしまう。そのた
め、結晶成長中に基板結晶を回転させた状態で反射電子
線回折により成長表面の構造をその場観察できないとい
う問題が従来の装置では生じてきた。

［発明が解υこしようとする問題点コ る反射高速電子線回折装置の欠点を解消し、基板を回転
させた状態で、基板表面上の任意の場所からの電子線回
折パターンを連続的に得る手段を提供し、成長中の結晶
表面構造のその場観察を可能にするものである。

［発明の構成コ 上述の問題を解決するため、本発明はＭＢＥＩ置の成長
室に設置される反射高速電子線回折装置であって、電子
線を放射する電子銃と、電界または磁界により電子線の
方向を変え、基板結晶表面への電子線の入射をオン・オ
フする電子線偏向器と、基板結晶面で回折された電子線
による回折パターンを結像する蛍光スクリーンと、回折
パターンの明るさを増強する２次電子増倍面を備えるこ
とを特徴とするものである。

以下図面に示す実施例により本発明を説明する。

超高真空に保持されるＭＢＥ装置の成長室７にマニピュ
レータ２が配置される。マニピュレータ２は回転するこ
とができる。図示していないが、マニピュレータ２の下
方に分子線源が置かれる。

成長室７の側壁に電子銃１が配置され、マニピュレータ
２を間にして電子銃１と反対側で成長室７の側壁に２次
電子増倍面５、その背後に蛍光スクリーン４が配置され
る。電子銃１よりの電子線通路に、電界型又は磁界型の
電子線偏向器６が配置される。

［動作］ 前述の構造としているので、電子線を電界によって曲げ
る場合は、電極電圧のオン・オフ、磁界によって曲げる
場合は、磁界コイルに対する電流のオン・オフを行うこ
とによって電子線の進行方向を制御し、マニピュレータ
７」二に固定されている基板結晶３の表面への電子線の
入射をオン・オフすることができる。

而で回折された電子線が２次電子増倍面５に入射すれば
、入射した電子が２次電子放射の繰り返しによって増倍
され、単一の入射電子について１０７〜１０８倍にも電
子数が増倍される。したがって、２次電子増倍面５の背
後の蛍光スクリーン４」−には非常に明るい電子線回折
パターンが結像する。

そこで、基板結晶３の回転に正確に同調させて、電子線
偏向器６により、基板結晶表面上への電子線の入射をオ
ン・オフすると基板１−の任意の正６ｍに同一・場所か
らの電子線回折パターンのみが１．Ｉ、！。

板の１回転ごとに断続して得られる。ここで、通常の成
長では、基板の１回転に要する時間は２秒程度であり、
２次電子増倍面５の使用により、蛍光スクリーン４上に
得られる回折パターンが非常に明るいので、肉眼では残
像現象のために、はとんと連続して同一場所からの回折
パターンが観察できる。

（１００）７人板」二に厚さ１μｍのＧａＡｓ薄膜を分
子機エピタキ／ヤル成長させ、成長開始後の約５分間成
長表面の構造を本発明による反射高速電子線回折により
観察した。成長中は基板を３０ｒｐｍで回転させた。電
子線は基板表面に約１°の度で入射させ、電子の加速電
圧は１５ｋｖとした。２次電子増倍面は直径３インチ（
７，６２センチメートル）の２枚の独立の増倍面を重ね
合わせたシェブロン型のものを用い、前段の２次電子増
倍面には９００Ｖ１後段のそれには＋５００Ｖの直流高
電圧を、２次電子増倍面の電子線が入射してくる前面側
が後面側に対して負の電位になるようにそれぞれに印加
し、前段の背面側と後段の前面側が同し電位になるよう
にした。

成長中の２次電子増倍面付近の真空度は約Ｉ　Ｘ　ｌｏ
−７Ｔｏｒｒであった。

成長中は基板の回転に正確に同調させて、電子線偏向器
により正確に２秒間隔て繰り返し）＜）レス状に基板結
晶表面に電子線を入射させた。

して観察することができる。基板［１１，０］方向と［
Ｔｌ０１方向からそれぞれ回折パターンを連続して観察
し、成長中の表面構造がＣ（２Ｘ８）超構造であること
が確認できた。

また、成長中の回折パターンはストリーク状のパターン
であり、表面が２次元的に非常に平坦であり、層成長が
起っていることが確認された。

成長させたＧａＡｓ薄膜の膜厚の基板面内均一性は±１
．２％であった。一方、基板回転を行なわすに同様の成
長条件で成長したＧａＡｓ薄膜では膜厚の面内均−性が
±１８．６％であった。

寡　１ 「発明の効果コ 以」−説明したように、本発明によれば、結晶成長中に
基板結晶を回転させた状態で反射高速電子線回折による
成長表面の構造のその場観察が可能となる。したがって
、成長表面の構造をモニターしながら、大「］径基板結
晶−Ｌに高均一なエピタキシャル薄膜を成長させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を断面図で示す。第２図は、
従来の装置を断面図で示す。 １・・・電子銃、２・・・マニピュレータ、３・・・基
板結晶、４・・・蛍光スクリーン、５・・・２次電子増
倍面、６・・・電子線偏向器、７・・・成長室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）分子線エピタキシャル成長装置の成長室に設置さ
   れる反射高速電子線回折装置であって、電子線を放射す
   る電子銃と、電界または磁界により電子線の方向を変え
   、基板結晶表面への電子線の入射をオン・オフする電子
   線偏向器と、基板結晶表面で回折された電子線による回
   折パターンの明るさを増倍する２次電子増倍面と蛍光ス
   クリーンを備えることを特徴とする反射高速電子線回折
   装置。