2013 Fiscal Year Annual Research Report
電子線ナノプロセスのマルチフィジックスシミュレーション
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25249052
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
安田 雅昭 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30264807)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小寺 正敏 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40170279)
多田 和広 富山高等専門学校, 電気制御システム工学科, 助教 (90579731)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | 電子ビーム / ナノプロセス / 分子動力学法 / モンテカルロ法 / 計算物理 |
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| Research Abstract |
電子線ナノプロセスを対象にモンテカルロ法と分子動力学法を融合したシミュレーションの開発を行うため、要素技術であるモンテカルロ法と分子動力学法の改良と拡張を実施した。
モンテカルロ法については結晶構造を考慮に入れた電子散乱モデルの導入と絶縁物の帯電現象を高精度に解析するために電子線装置の試料室内の電子挙動まで考慮に入れたモデルの導入を行った。分子動力学法については電子線照射場における材料の構造変化を解析するのに適したポテンシャル力場の改良と拡張を行った。
まず、電子の進行方位に対し見かけ上の原子数密度を用いて平均自由行程を変調することにより、モンテカルロ法の電子散乱モデルに結晶構造依存性を導入した。反射電子信号の解析により導入したモデルを検証したところ、表面敏感な信号検出条件において結晶方位依存性が強くなる結果となり、実験により報告されている結果と定性的に一致した。また、絶縁物の帯電解析では、対物レンズに衝突してそこから再び後方散乱して試料表面を広範囲にわたって照射するフォギング電子の影響を考慮したモデルを導入した。シミュレーションとの比較実験用に表面電位測定システムの改良も行った。
分子動力学法ではナノカーボン材料、有機高分子材料を対象に電子線照射場における解析精度の改良を試みた。電子励起や分子鎖切断反応を再現するポテンシャル関数の導入により、ナノカーボン材料の構造変化や有機高分子材料の照射損傷の解析を行った。また、金属とナノカーボンの複合系や結晶、非結晶シリカ材料など対象とする材料系の拡大を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
一年目の実施項目として掲げた要素技術であるモンテカルロ法と分子動力学法の改良と拡張は一定の成果を得ることが出来き、学会等で成果発表を行った。次年度の実施項目の融合シミュレーションによる解析についてもその準備や予備解析を一部実施することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は要素技術であるモンテカルロ法と分子動力学法の拡張および改良の継続と融合シミュレーションの開発により電子線が誘起する多彩な物理現象の解析を行なう。
モンテカルロ法ではより物理的に厳密な考察に基づく結晶構造の導入や、実験的により広い条件でフォギング電子の分布を詳しく見積もり帯電解析の精度向上を目指す。
分子動力学法では励起状態を表すポテンシャル関数のさらなる高精度化と金属とナノカーボンの複合系や結晶、非結晶シリカ材料などの系について電子照射場の解析に適したポテンシャル関数の導入を継続する。
融合シミュレーションでは複合した物理現象の解析への発展を目指し、電子照射場におけるナノカーボン材料の機械的特性や有機高分子材料の照射損傷を対象とした解析を実施する。また、応用技術への適用として電子線リソグラフィや電子線改質などにおける材料の構造変化解析を実施する。
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