シリコン融液からの単結晶育成時における欠陥の生成・消滅過程

• Project/Area Number: 11750573
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical properties of metals
• Research Institution: Osaka University (2000); Kyushu University (1999)
• Principal Investigator: 石丸 学 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (00264086)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2000: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 1999: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: シリコン / 非晶質 / 構造解析 / 分子動力学法 / シミュレーション / 結晶成長 / 欠陥形成

Research Abstract

単結晶基板上の非晶質層をアニールすると、基板とある方位関係を有する再結晶層が得られる。この現象は固相エピタキシーと呼ばれており、デバイスプロセス技術として重要な役割を演じている。このとき、良好な再結晶層を得るために原子レベルでの固相エピタキシャル成長に関する知見が必要である。分子動力学法はこの分野の研究に対して有効な手段であり、従来幾つかのグループが本手法を用いて固相エピタキシーの計算機実験を行っている。しかしながら、シミュレーションに際して使用する非晶質構造の妥当性については殆ど検討されていないのが現状である。本研究では、分子動力学シミュレーションより非晶質シリコンの原子レベルでの構造解析を行った。非晶質シリコンは融液状態から急冷することにより作製した。シミュレーションにより得られた原子配列は、従来実験的に得られた非晶質シリコンの静的および動的挙動を良く再現しており、本モデルが妥当であることを示唆している。この非晶質シリコンのアニールに伴う挙動を調べた結果、最近他の研究者により提案された固相エピタキシャル成長のモデル[T.Motooka et al.,Phys.Rev.B 61,8537(2000)]に致命的な間違いがあることが明らかとなった[M.Ishimaru,Phys.Rev.B(in press)]。

Research Products

• [Publications] M.Ishimaru: "Atomistic simulations of defect formation processes during crystallization of melted silicon"Proc.of EPD Congress 2001. 327-337 (2001)
• [Publications] M.Ishimaru: "Atomic-scale structures of amorphous silicon : A molecular-dynamics study"Proc.of 25^<th> Inter'l Conf.on the Physics of Semiconductors. (in press). (2001)
• [Publications] M.Ishimaru: "Comment on "Molecular-dynamics simulations of solid-phase epitaxy of Si : Growth mechanisms"Physical Review B. (in press). (2001)