2004 Fiscal Year Annual Research Report
吸着子のある微斜面の統計力学:吸着子とステップの熱的相互作用機構の解明
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15540323
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
阿久津 典子 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (40167862)
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| Keywords | ステップ・バンチング / 表面・界面の統計熱力学 / 微斜面 / 吸着子 / 結晶平衡形 / ファセット端での1次相転移 / 秩序・無秩序相転移 / ステップ・スティフネス |
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| Research Abstract |
表面1層未満の被覆率での吸着子の原子スケールでの振舞いにより,セミマクロなスケールでの微斜面上のステップと吸着子との熱力学的相互作用を解明することがこの研究の目的である.
そのために,意図的にパラメタ数を減らし単純化した模型-RSOS-イジング結合(RSOS-IC)模型を提唱し,密度行列くりこみ群アルゴリズム(PWFRG法)によりステップ,表面熱力学諸量を定量的に計算した.単純化した模型は,現実の現象をそれらしく説明,再現するには不十分である.しかし,特徴的な現象(ステップ・バンチング,段丘構造,表面ラフニング)については,「他の効果が模型に入っていない」という理由で,原因,生起メカニズムを疑いなく特定できる.
昨年度,吸着子間相互作用が引力的である場合に生ずる熱的ステップ・バンチングに関連して得られた新しい知見に基づき,今年度は,1)吸着子間相互作用が反発力的である場合,2)吸着子とステップの原子スケールでの相互作用(引力的)が極めて強い場合,3)吸着子によるモルフォロジーの変化,について調べた.
1)吸着子間相互作用が反発力的である場合
低温では吸着子による表面再構成により秩序相が生ずる.秩序-無秩序相転移と熱的ステップ・バンチングに関する相図を求めた.外場誘導型熱的ステップ・バンチングは消失する.しかし,表面再構成層の秩序-無秩序相転移における構造揺らぎと微斜面構造との協同現象として揺らぎ誘導型の熱的ステップ・バンチング現象が起こる.
2)吸着子とステップの原子スケールでの相互作用(引力的)が極めて強い場合
ステップ・スティフネス,ステップの揺らぎ幅が温渡に関してリエントラントな振る舞いをすることをPWFRG計算とモンテカルロ計算双方から確立した.これについて,高温Siでのエレクトロ・マイグレーションによるステップ・バンチングの平均ステップ間隔の非単調な温度変化との関連が関心を呼んでいる.
3)吸着子によるモルフォロジーの変化
PWFRG法でファセット周辺での結晶平衡形を求める計算法を確立した.吸着子による秩序・無秩序相転移と平衡状態におけるファセット形の変化を明らかにした.さらに,熱的ステップ・バンチングによる段丘構造とHerringの段丘構造との競合が存在することを明らかにした.
以上,得られた成果が多く,互いに関連づいているため,論文に纏めるに当たり時間を要している.
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