2003 Fiscal Year Annual Research Report
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12640380
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
齋藤 幸夫 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (20162240)
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| Keywords | 格子不整合 / 歪み / 格子模型 / ステップ間斥力 / ステップの不安定性 / 微斜面 / ヘテロエピタキシー |
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| Research Abstract |
半導体表面で結晶の歪みが生み出す自発的な形態形成を利用して、ナノメーター・スケールの微細構造を作る試みがあるが,その基礎的理解のためのモデルを構築している。
弾性格子模型により結晶中の歪みを原子的に取り扱えるので、基板表面上の吸着層の構造を色々調べている。このとき、基板の厚さを形の横幅より十分大きくしないと、歪みによる力が遮蔽されてしまう。しかし基板が厚いと、その計算量は膨大になってしまう。そこで、平らな基板に対して格子グリーン関数を導入した。二次元のヘテロエピタキシー構造に適用して,被覆率と最低エネルギー状態の関係を系統的に調べた。このグリーン関数を三次元の場合にも拡張し,まずホモエピタキシーの場合にステップ間相互作用の様子、単層の島のエネルギー論などを議論して,論文を投稿中である。
ホモエピタキシャルな単層の島の核形成過程に、歪みエネルギーが寄与してくるはずであるが,その前に歪みエネルギーがない時にどのような形態の島が、どのような密度で核形成してくるかという基本的問題を調べた。これには吸着原子が基板表面を表面拡散するだけではなく,島の周りでどのような拡散が可能かに依っていることが示された。歪み効果は、表面吸着原子の取り込みやすさや,拡散の様子を変化させるので,それについては今後の課題である。
そのほか,Si(001)表面では表面再構成のためにステップには二種類ある。結晶が成長中、微斜面上にあるステップ間には歪みを介した斥力のために蛇行不安定性が生じ、微斜面上に新たな構造が形成されうることを示した。
また、ステップを挟む上下のテラス構造の違いのために、表面吸着原子の表面拡散定数や吸着されている寿命が違っている。そのために新たなステップの不安定性が生じ、歪みによる斥力に打ち勝って新しい蛇行構造をとることが示された。
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[Publications] M.Sato: "Repulsion-Mediated Step Wandering on a Si(001) Vicinal Face"Physical Review B. 67・12. 125408-1-125408-7 (2003)
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[Publications] Y.Saito: "Two-Dimensional Nucleation with Edge and Corner Diffusion"Journal of Physical Society of Japan. 72・8. 2008-2014 (2003)
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[Publications] H.Uemura: "Equilibrium Morphology in Two-Dimensional Heteroepitaxy on an Elastic Substrate"Journal of Physical Society of Japan. 72・11. 2856-2865 (2003)
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[Publications] R.Kato: "Step Wandering Due to the Structural Difference of the Upper and the Lower Terraces"Surface Sciences. 550・1-3. 149-165 (2004)
