1992 Fiscal Year Annual Research Report
分子動力学を用いた微視的離散モデルに基づく材料強度評価システムの開発
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03452108
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
三好 俊郎 東京大学, 工学部, 教授 (70011195)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高野 直樹 東京大学, 工学部, 助手 (10206782)
奥田 洋司 東京大学, 工学部, 講師 (90224154)
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| Keywords | 分子動力学 / 微視的破壊力学 / 材料強度 / 界面強度 / Si結晶 / エンジニアリング・ワークステーション / スーパーコンピューティング |
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| Research Abstract |
1.電子デバイスの主な構成材料であるSiの力学的挙動、とくに熱負荷を受ける際の信頼性評価を目的として、前年度に開発されたプログラムを改良した。主な改良点は (1)温度制御を行うことができる (2)Si表面構造を扱うことができる、という点である。
2.臨界せん断応力および初期転位を1本導入した系のすべり変形から求めたパイエルス力は文献値と近い値が得られた。また、解析体系の規模や境界条件が計算結果に及ぼす影響についてパラメトリックに検討を行った。
3.従来はSi単結晶の内部のみを取り扱っていたが、半導体素子の製造プロセスや原子レベルの超精密加工技術への応用を考えるにあたっては、結晶の表面を取り扱う必要のあることから、Si(111)面の(7X7)構造をDASモデルに基づいて安定に再現できることを確認した。さらに、adatomの圧入・除去操作をシミュレーションし、原子操作に必要なエネルギの比較を行った。
4.半導体素子製造時の成膜プロセスにおけるSi単結晶の変形問題を取り上げ、その変形から応力計算を行った。その結果、分子動力学計算では変形を解析領域の一部分で吸収するのに対し、有限要素法では解析領域全体で変形を吸収するため、応力のピーク値はほぼ一致するものの、分布には顕著な差が現れることが判った。
5.スーパーコンピューティングの観点から、分子動力学計算のベクトル計算機への適応性を検討した。その結果、近接原子テーブルの有効利用により、計算時間は原子数にほぼ比例すること、ベクトル計算が効率的に行えることが確認された。
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[Publications] 奥田 洋司: "電子デバイスにおけるマイクロメカニックス" 日本機械学会第69期通常総会講演会資料集Vol.D. 920-17. 304-305 (1992)
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[Publications] 三好 俊郎: "材料強度評価法としての分子動力学法について" 日本機械学会第70期全国大会資料集Vol.F. 920-78. 199-204 (1992)
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[Publications] 三好 俊郎: "分子動力学によるSi単結晶の転位運動シミュレーション" 日本機械学会第5回計算力学講演会講演論文集. 920-92. 249-250 (1992)
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[Publications] Toshiro Miyoshi: "Moleular Dynamics Simulation of Dislocation Gliding in Si Single Crystal" Proc.International Conference on Compu tational Engineering Science,Hong Kong. 526-526 (1992)
