1999 Fiscal Year Annual Research Report
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10650074
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
新谷 一人 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (00162793)
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| Keywords | ヘテロエピタキシャル層 / 表面モルフォロジー / 臨界ひずみ / 積層欠陥 / 表面ステップ / 分子動力学法 / 量子ドット / ひずみ緩和 |
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| Research Abstract |
1.シリコン薄膜表面からの転位の核生成の分子動力学シミュレーションを行った。原子間相互作用の計算にはStillinger-Weberポテンシャルを用い、二軸ひずみの状態にあるエピタキシャル層の原子構造の変化に対する表面ステップの存在と温度の影響を調べた。その結果、(1)表面ステップのありなしに関わらず、温度が500Kと1000Kのいずれの場合も、また、引張・圧縮いずれの場合も、臨界ひずみを超えれば系のエネルギー低下が起こる、(2)エネルギー低下は、表面ステップがある場合には表面ステップの位置から、表面ステップがない場合には任意の位置から、(111)面の積層欠陥がシリコン薄膜内部に進行していき、ひずみエネルギーが低下することにより起こる、(3)S_Aステップ、S_Bステップいずれも表面から積層欠陥が生成される際の起点となるが、積層欠陥生成に対する臨界ひずみはS_Aステップの場合の方が1〜2%ほど小さい、(4)系の温度が500Kの場合に対して、系の温度が1000Kの場合の方が積層欠陥生成に対する臨界ひずみは1%ほど減少することが明らかとなった。
2.GaAs/InAs/GaAsピラミッド型量子ドット構造のひずみ分布の数値計算を行った。Stillinger-Weberポテンシャルによる表される系のエネルギーを共役勾配法により最小化して、最安定な原子構造を求め、ひずみ分布を計算した。単層の量子ドットのほか、スタック型量子ドットについても計算を行い、(1)ドットの上のキャップ表面には、結晶成長面に平行な方向の引張ひずみが生じ、さらに次の層が成長する際には、下の島の頂上にInAsが積層しやすい状況となる、(2)キャップ表面のひずみの大きさはドットの密度の影響を受けないが、wetting layerの厚さが厚くなると大きくなる、(3)スタック型量子ドットの内部のひずみ分布はPeason et al.の介在物理論による結果と定性的に一致することが明らかとなった。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] Y.Obayashi: "Anisotropic stability analysis of surface undurations of strained lattice-mismatched layers"Thin Solid Films. 357. 57-60 (1999)
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[Publications] 杉井弘嗣: "共役勾配法による量子ドットの原子論的シミュレーション"日本材料科学会平成11年度学術講演大会講演予稿集. 85-88 (1999)
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[Publications] 菊地幸典: "経験的ポテンシャルを用いた量子ドットのひずみ分布の数値解析"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集(II). 99-1. 35-36 (1999)
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[Publications] 杉井弘嗣: "Ge/Si系のラマン振動数に対するひずみ効果の分子動力学解析"日本機械学会東海支部第49期総会講演会. 003-1. 147-148 (2000)
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[Publications] 大林克至: "コンプライアント基板上のヘテロエピタキシャル層の臨界膜厚の解析"日本機械学会東海支部第49期総会講演会. 003-1. 327-328 (2000)
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[Publications] 小林幹宏: "原子シミュレーションによる量子ドットのひずみ分布の解析"日本機械学会東海支部第49期総会講演会. 003-1. 329-330 (2000)
