2022 Fiscal Year Annual Research Report
半導体表面/界面における特異な電子フォノン散乱の起源の解明
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19K15050
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 貴久 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (30782081)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シリコン / ナノワイヤ / フォノン / 分子動力学法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までにシリコンやゲルマニウムといった半導体チャネル材料とその熱酸化膜の組み合わせ及び原子吸着のある金属材料における輸送計算を行った．表面・界面を正確に表現できる分子動力学法の力場があれば，量子輸送計算と組み合わせて現実的なキャリア輸送を解析できる．しかし，産業上重要なhigh-k膜と半導体材料の界面や次世代配線材料表面については十分に再現できる力場が存在していない．
そこで本年度は，多様な材料系への拡張を目指して，力場の構築とその力場から得られた原子位置に基づく輸送計算を実施した．構築する力場として，デバイスプロセスにより生じる現実的な界面を再現するため，化学結合の生成・開裂を表現できる反応力場を採用した．
力場構築のモデルケースとして，次世代配線材料として期待されるルテニウムを対象とした．表面に酸素が解離吸着した状況を想定し，代表的な吸着サイトに酸素原子が吸着した際のエネルギーの位置依存性を第一原理計算より求めた．第一原理計算から得られた酸素吸着時のエネルギーを参照データとして，反応力場を用いた分子動力学法でエネルギーを再現できるように，力場のパラメータをモンテカルロ法で最適化した．
最適化後の反応力場に基づき，グランドカノニカルモンテカルロ法と分子動力学法を繰り返し実施した．得られた酸素吸着ルテニウムナノ薄膜の原子位置を用いて，量子輸送計算から電気抵抗率を計算し,酸化による電気抵抗低下を再現した．
反応力場構築の手法を確立するために金属と酸素を用いたが，今後様々な半導体表面/界面で同様の手法を用いれば，計算から現実的な表面/界面構造の下でのキャリア輸送を再現できると期待される．
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Research Products
(1 results)
