2018 Fiscal Year Annual Research Report
Hybrid quantum-classical simulation of SiC oxidation process by a wide-range search of phase space
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16H03830
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
大野 隆央 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, NIMS招聘研究員 (30344435)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
泉 聡志 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30322069)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 計算物理 / 表面・界面物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・4H-SiC/SiO2界面の熱酸化過程に関する第一原理分子動力学解析（PHASE/0を利用）を引き続き実施し、SiCのSi面およびC面における酸化界面構造の変遷過程、炭素クラスターの生成過程を詳細に解析した。その結果、SiC酸化後に界面に残留するC原子は平面的あるいは鎖状の結合で構成される炭素クラスターを形成すること、形成される炭素クラスターの平均C原子数は5個程度であること、SiCのバンドギャップ中に出現する欠陥準位は界面C原子の個数とではなく炭素クラスターの個数と深い相関を示すこと、などが示された。SiC酸化界面におけるC原子の残留と炭素クラスターの生成を示す解析結果は電気的検出磁気共鳴法（EDMR）による実験結果をよく説明しており、SiC 酸化膜の界面構造や欠陥準位の形成過程に対する原子レベルでの機構解明を深化させることが出来た。
・昨年度までにPHASE/0による第一原理MD解析で得られた多数のSiC/SiO2界面構造を教師データとしてSi-C-O系の電荷移動型ポテンシャルを作成した。得られたポテンシャルを用いてSiC熱酸化シミュレーションを実施し詳細に解析した結果、酸化の活性化エネルギーはSi面がC面より3倍近く大きいこと、Si面では+1価のSi原子を含む平坦で整列した界面構造が形成されること、Si酸化状態の活性化エネルギー評価から平坦性は+1価のSi原子の大きな活性化エネルギーに由来すること、C面では界面のSi原子がO原子により容易に引き上げられ乱れた界面が形成されること、C面では多くの過剰なC原子が生成されること、などを明らかにした。これらの解析結果は実験事実とよく一致しており、第一原理MD 解析と古典MD 解析を連携した量子・古典ハイブリッド解析手法の有効性を示すものである。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
