2001 Fiscal Year Annual Research Report
異種材料コンタクト界面の電子状態に関する理論的研究
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12838007
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
立花 明知 京都大学, 工学研究科, 教授 (40135463)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 康一 京都大学, 工学研究科, 助手 (20314239)
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| Keywords | 界面量子化学 / 領域密度汎関数理論 / 電気化学ポテンシャル非相等性原理 / メソスコピック / 非可逆熱力学 / 量子力学的質量作用の法則 / 量子設計 / 化学反応性制御 |
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| Research Abstract |
1.表面上やバルク中などでエレクトロマイグレーションを起こすAl原子核を波束に置き換えたシミュレーションを行い、運動エネルギー密度・張力密度・有効電荷を新しく定義することにより、局所的に生じるストレスを考察した。有効電荷に関しては、外部電場による直接的な力に起因するものと、電子と原子核の衝突による運動量の変化に起因するものに分けることによって局所的な電荷密度分布を明らかにした。
2.GaN結晶の(0001)表面および(000-1)表面に加え、(1-100)表面および(11-20)表面についてもGa原子・N原子が吸着するプロセスを第一原理計算により検討した。吸着サイトや吸着原子の表面からの距離等に著しい面方位依存性が示され、Ga吸着では(0001)表面、N吸着では(000-1)表面で原子の化学ポテンシャルが最も低く、結晶が成長しやすいことが明らかになった。また、結晶成長のドライヴィングフォースの描像を量子エネルギー密度により示した。
3.SiO_2の薄膜モデルや結晶構造について、外部電場存在下において酸化膜内に取り込まれた層間水素原子が電子状態に与える影響をバンド構造計算や量子エネルギー密度により解析した。層間水素原子の存在はバンド構造に大きく影響し、これが絶縁破壊の一因になっていることが示された。また、外部電場存在下における層間水素原子のダイナミクスについても検討した。
4.ZrO_2およびHfO_2の結晶構造について、外部電場存在下における電子状態と、第一原理計算により得られた波動関数から導出される誘電物性について議論した。本課題で開発した外部電場下の電子状態を求める計算手法や量子エネルギー密度による解析により結晶内における分極の様子や微視的な電子ストレスの描像が明らかになった。さらに、摂動論により格子振動も考慮した誘電率の計算手法を開発した。
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[Publications] A.Tachibana: "Electronic Energy Density in Chemical Reaction Systems"J.Chem.Phys.. 115. 3497-3518 (2001)
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[Publications] A.Tachibana: "First-Principle Theoretical Study on Epitaxial Crystal Growth of GaN"phys.stat.sol.. 188. 579-582 (2001)
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[Publications] A.Tachibana: "Quantum Chemical Study of Gas-Phase Reactions of Trimethylaluminium and Triethylaluminium with Ammonia in III-V Nitride Semiconductor Crystal Growth"J.Crystal Growth. (in press).
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[Publications] A.Tachibana: "High-Spin Electronic Interaction of Small Lithium and Sodium Cluster Formation in the Excited States"J.Chem.Phys.. (in press).
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[Publications] A.Tachibana: "Stress Induced Phenomena in Metallization"American Institute of Physics (in press).
