2018 Fiscal Year Annual Research Report
Computational mateipulationrials design for hetero-bond man
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
16H06418
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
伊藤 智徳 三重大学, 工学研究科, 教授 (80314136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋山 亨 三重大学, 工学研究科, 准教授 (40362363)
平松 和政 三重大学, 地域イノベーション学研究科, 特任教授(研究担当) (50165205)
河村 貴宏 三重大学, 工学研究科, 助教 (80581511)
寒川 義裕 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (90327320)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 計算科学 / 特異構造 / 窒化物半導体 / ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度および次年度において開発した計算手法の現実系への適用を中心に、国内外の理論グループ、実験グループと緊密な連携をとりつつ特異構造創成に関わる研究を実施した。具体的には、表面・界面エネルギー計算手法と熱力学解析とを組み合わせることにより、表面の寄与を考慮したAlN半極性面における熱力学解析を行った。この解析によりAlN-MOVPE成長における成長条件(温度およ圧力)の実験結果と計算結果を直接的に比較することに成功した。またGaN-MOVPE成長を対象として、Ga原料であるトリメチルガリウムの解離過程、その結果としてのC原子混入について解析を行い、GaN成長条件とC混入料との相関を明らかにした。さらに、表面・界面エネルギー計算手法によって得られた計算結果をもとに、窒化物を含むIII-V族半導体の成長様式およびナノ構造形状をシミュレーションし、選択成長におけるナノ構造形成については形状を決定する支配因子の抽出に成功した。これら成功裏に適用されてきた計算手法を有機的に組み合わせて、エピタキシャル成長において重要な役割を果たすステップの挙動に関して、その安定構造およびそこでの吸着・脱離の挙動解明に向けた検討に着手している。これらに加えて、AlInN混晶およびInN/GaN超格子の光学物性に関する解析を実施し、AlInN混晶における組成依存性、InN/GaN超格子における膜厚依存性を明らかにするとともに、実験結果との比較を通してその妥当性を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画にある特異構造の安定性に関する検討を進めて成果を得るとともに、海外共同研究への展開も含めて計算手法の独自開発、適用を着実に実施している。さらに、これらの各種計算手法を組み合わせることで、当該(H31)年度に遂行予定であるステップを含めた表面、界面、ナノ構造における特異構造創成に向けた予備的成果も得ている。これらの成果は、レビューを含む学術論文、著書、招待講演10件を含む国際会議において発表しており、進捗状況は順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでに開発したさまざまな計算手法を組み合わせることで、各種成長手法(MBE成長やMOVPE成長)との対応を念頭に、様々な面方位あるいは表面でのステップ形成をも考慮した「表面、界面、ナノ構造における特異構造創成の理論的検討」を進める予定である。具体的には、成長条件を考慮できる量子論的アプローチ、表面・界面エネルギー計算手法に加えて、Kinetic-thermodynamic model、Steepest-Entropy-Ascent Quantum Thermodynamics (SEAQT)、First-principles phonon calculations等を駆使して研究の展開を図る。また、クロスアポイントメントを活用しつつ国内外の理論グループ、実験グループとも連携して、これら特異構造創成指針の確立に向けて研究を加速する。
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