2022 Fiscal Year Annual Research Report
実験・計算の融合によるアモルファスSiGe合金の低温結晶化メカニズムの解明
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20K15049
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
奥川 将行 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (70847160)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アモルファス / シリコンゲルマニウム / 結晶化 / 構造解析 / 分子動力学シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度および2021年度に，気相堆積モデル作成の手法確立を行い，アモルファスGeおよびアモルファスSi-Ge合金薄膜モデルを作成した．2021年度には，作製したアモルファスGe気相堆積モデルの加熱保持し，保持中の構造変化を調べると，低温で加熱保持した場合には，モデル作成の際の成膜速度の違いによって異なる初期アモルファス構造を反映して，加熱構造緩和後のアモルファス構造が異なった．この結果を踏まえて，本年度は，堆積させる元素比および堆積速度の異なる条件で作製したアモルファスSi-Ge合金薄膜モデルの加熱構造緩和シミュレーションを行なった．いずれのモデルにおいても主に第一結合の再配列が起こった．しかしながら，この加熱によるSi-Ge合金薄膜モデルの構造変化挙動は，Geと同様に，モデル作成の際の成膜速度によって異なった．加えて，Si-Ge合金薄膜モデル中に含まれるSiとGe原子の組成比によっても構造緩和挙動が異なった．
本研究では，アモルファスSi-Ge合金での低温結晶化メカニズム解明のために，実験と同じ気相法によるアモルファスモデルの作成を目的として研究を行なった．まず気相堆積モデル作成の手法確立を行い，アモルファスGeおよびアモルファスSi-Ge合金薄膜モデルを作成した．これらの構造モデルの加熱構造緩和挙動を調べると，その構造緩和挙動は初期のアモルファス構造に大きく依存することが示唆された．これまでに，実験において結晶化温度がSi濃度に対して非単調に変化することを見出している[Okugawa et al., J. Appl. Phys., 128 (2020) 015303]．このような特異な結晶化挙動は，本研究から，堆積される薄膜の初期アモルファス構造の組成に対する非単調な変化によって起こっていると理解される．
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