半導体用語集
表面再構成
英語表記：surface reconstruction
バルク結晶をある方向で切り出すと結晶の表面が現われる。バルク結晶をそのまま切り出した仮想的な表面（理想表面）は，一般に，エネルギー的に不安定で，表面付近の電子状態と原子配列で決まる全エネルギーが最低になるように，表面原子の再配置が起こる。表面原子間の結合の組み換えなどによる再配列が起こり，表面の周期性が変化する場合を表面再構成と呼ぶ。
半導体表面の原子では，結晶を形成していた化学結合が切断されるため，ダングリングボンドが高密度に存在し，多くの場合には，原子配列が変化してダングリングボンドの個数が減るように表面再構成が起こる。隣同士の原子が表面で新たな結合を作るダイマーや，3個の表面原子のダングリングボンドの上にもう一つの原子が重なったアドアトムがその典型的な例で，表面の面方位，温度，化合物半導体の構成元素比を含む作製条件などにより，多様な表面再構成を示す。
もう一つ，ダングリングボンドのエネルギー安定化機構として，ヒ化ガリウムGaAsの（110）表面の表面再構成を説明する。この表面は，ヒ化ガリウムのバルク結晶を劈開してえられる。理想表面においては，ヒ素原子とガリウム原子が交互にジグサグに配列する原子鎖が二次元的に配列した構造である。バルク結晶中のガリウム原子とヒ素原子は，それぞれの原子のs電子とp電子が混成したsp³型の電子4個が原子間の結合を担っている。ダングリングボンドも理想表面ではsp³型電子による。電子の持つエネルギーは，それぞれp>sp³>sである。ガリウム原子のダングリングボンドは伝導帯付近に存在し，ヒ素原子のダングリングボンドは価電子帯付近に存在するため，ガリウムのダングリングボンドからヒ素のダングリングボンドへの電荷移動が起こり，エネルギーが安定化する。さらに，この表面においては，ヒ素原子が表面から外側に突き出し，ガリウム原子が表面から内側に引っ込んだ構造（バックル構造）を取る。この再構成により，ヒ素原子の他の原子との結合の角度がより小さくなるために，その電子状態がp電子に近づく。その結果，残されたダングリングボンドはsp³型からs型に近づき（sp³-p³=s），その電子エネルギーはより低い位置に移動する。逆に，ガリウム原子の他の原子との結合の角度はより平面的になり，その電子状態がsp²型に近づく。その結果，残されたダングリングボンドはsp³型からp型に近づき（sp³—sp²=p），その電子エネルギーは高い位置に移動する。したがって，ガリウムのダングリングボンドからヒ素のダングリングボンドへの電荷移動による全エネルギーの利得がさらに増加して，より安定化する。この種の再構成は，ハネマン（Haneman）模型として知られていて，シリコンの（111）壁界表面での再構成や，シリコンの（001）表面でのダイマーの非対称化（バックリング）の再構成も同様にして理解できる。
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