2017 Fiscal Year Research-status Report

不純物が結晶成長へ及ぼす効果-不純物が動くと何が変わるのか-

Research Project

Project/Area Number	16K05470
Research Institution	Kanazawa University
Principal Investigator	佐藤正英金沢大学, 総合メディア基盤センター, 教授 (20306533)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鈴木良尚徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60325248)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	結晶成長 / ステップ / バンチング / 不純物
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題では理論家と実験家で研究グループを形成し，結晶成長時の不純物の効果について研究している。今年度は実験グループでは，主として分担者の鈴木が行っている宇宙実験における試料の予備的な作成に関して本課題の予算を活用した。実験に関しては，予定通りに進んでいる。理論的研究については，昨年度開発した非SOS型ステップモデルを用いて，シミュレーションを行った。不純物と吸着原子の両方の蒸発を無視し，なおかつ，2つの入射頻度を一定に保つシミュレーションを行った。入射頻度が低いときにステップのバンチングが起きやすいことが分かった。また，バンチングが起きるとともに，結晶表面の不純物密度も上昇することが分かった。このバンチングの起源は，従来言われているステップのピニングの起源と本質的には同じである。考えている状況では不純物の密度がステップ前方で一定であるのに対して，吸着原子の密度が減ることによる起きることが明らかになった。これはステップの揺らぎの入射頻度依存性からも明らかになった。これらの結果についてはJ. Phys. Soc. Jpn誌に発表した。また，不純物と吸着原子の両方の蒸発を取り入れた場合についてもシミュレーションを行った。この結果については，現在論文にまとめて投稿中である。詳細については，投稿中のため割愛する。本研究自体は，初年度の計画が遅れているために全体としては遅れ気味であるが，今年度単年度でみると順調に進んでいる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 初年度にはまず，SOSモデルでステップの挙動における不純物の効果を調べ，その後に非SOSモデルを開発してシミュレーションをすることを考えていた。しかし，SOSモデルでの取り扱いが適切ではないのであきらめて，非SOSモデルのみで研究を進めている。この初年度の計画変更が全体としては遅れを出している。しかし，本年度は，不純物と吸着原子の両方が蒸発しない場合と，不純物のみが蒸発する場合，および不純物と吸着原子の両方が蒸発する場合について調べることができたので，本年度だけに限定すると，計画通りに進んだ。
Strategy for Future Research Activity	次年度については，表面での吸着原子の拡散と不純物の拡散の両方がある場合について検討する。特に，不純物の拡散の速度が徐々に速くなり，吸着原子の拡散速度に近づくことにより，ステップ束のパターンに変化がみられるかどうか，成長則にどのような変化があるかなどについて調べる予定である。
Causes of Carryover	計画が遅れているために残金が多めに残ってしまった。次年度は海外で開催される国際会議に参加予定であり，多くの残金がそこで使用されると考えている。