2019 Fiscal Year Annual Research Report
Effects of impurities on crystal growth-what changes when impurites move-
| 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 – 2020-03-31
|
| Keywords | 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，結晶成長時におけるステップの挙動への不純物の効果に関して研究を行った。
理論的研究については，初年度に開発した非SOS型ステップモデルを用いてシミュレーションを行い，(1)不純物と吸着原子の両方の蒸発がない場合，(2)不純物と吸着原子の両方の蒸発がある場合,(2)不純物と吸着原子の両方の蒸発に加え，不純物の表面拡散がある場合に分けて，環境相から結晶表面への原子に対する不純物の割合が一定に保たれている条件で，ステップの挙動がどのように変化するかを調べた。昨年までに，(1)についてはステップの速度は不純物の影響を受けないが，低過飽和状態でステップのバンチングが起きることを明らかにした。さらに(2) の場合には，低過飽和状態でステップの速度が減速し，過飽和状態でもはステップの速度が異常に遅くなることを明らかにした。
今年度は(3)について調べた直感的には，不純物の表面拡散も蒸発もステップのバンチングを弱める働きをすることは想像できるが，不純物の表面拡散の効果と蒸発の効果の相違の詳細を調べるため，シミュレーションを行った。不純物の表面拡散がないときには，ステップ同士が衝突してステップの束ができると，その束からステップが再度離脱して結晶表面上を単独ステップとして運動することが基本的にはない。それに対して，不純物の表面拡散がある場合には，ステップ束からのステップの離脱を繰り返しながらステップ束が大きくなることを見出した。この差が生じた原因については，不純物の表面拡散によりステップ束内も不純物で汚れるために，一番下段側のステップの離脱に対して，一段上のステップが追従できないことで生じるためと考えている。この結果については，Journal of the Physical Society of Japan誌について報告済みである。
|
