2015 Fiscal Year Research-status Report
反射電子回折図形測定から結晶成長中の実空間その場観察を可能にする方法の理論的研究
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25400321
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
川村 隆明 東京大学, 生産技術研究所, シニア研究員 (20111776)
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2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 位相回復法 / 表面モフォロジー / 反射電子回折（RHEED） / エピタキシャル成長 / 摂動法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
反射電子回折（RHEED）強度から成長中の表面モフォロジーを求める方法について研究を進め、摂動法を利用した位相回復法によって表面モフォロジーを回復できることを明らかにした。
まずRHEEDの幾何学的特性により強度測定範囲が限られ、得られる表面モフォロジーに避けられない限界が生じることを明らかにし、この限界内で得られる表面モフォロジーに関する空間分解能などを検討した。その結果、実際に成長中の表面モフォロジーを実空間で直接観測し、成長を制御する上で十分な空間分解能が得られることが分かった。
成長中の表面モフォロジーは時間とともに変化するが、その変化が小さい場合には摂動法を利用した位相回復法が有効であることを示した。これまでSi(100)表面に800Kでホモエピタキシャル成長する場合についてシミュレーションを行った結果、昨年度までは摂動法が使える時間間隔は0.001秒であったが、今年度の改良の結果、0.01秒まで長くすることができた。Si(001)面上のホモエピタキシャル成長において、800Kでは表面モフォロジーの変化がかなり速いので、これより低温での成長に対しては時間間隔はもっと長くとれ、本研究の位相回復法は実用的にも利用できるようになってきた。
成果公表と研究内容の向上を図るため、関連分野の研究者が多く集う国際会議（European Conference on Surface Crystallography and Dynamics-12)に参加し、上記の成果の一部を発表した。多くの研究者との議論を行い、本研究に対する評価を得るとともに、今後の研究を進めるための指針を得ることができた。この発表後、ヨーロッパにある出版社から本研究の内容に関する本の執筆依頼があり、また関連する国際会議から招待講演の依頼を受けた。本研究が、関連する研究分野において注目されていることがはっきりしたと考えている。日本国内においては、９月と３月の２回、日本物理学会において研究成果の一部を報告した。
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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
RHEEDに特有な強度測定範囲に限界があることを取り入れた上で、計画していた基本的な方法論を確立できた。RHEEDのもつ強度測定範囲の限界は予想より広く、得られる表面モフォロジーの分解能はかなり下がることが予想されたが、Si(001)上のホモエピタキシー成長では、通常利用されている範囲内では十分な空間分解能が得られることを明らかにしている。
研究成果について、国際会議（European Cnference on Surface Crystallography and Dynamics)において発表した。この発表をしたこともあり、本研究に関する本の執筆依頼、関連する国際会議での招待講演の依頼が寄せられていることからみても成果の重要性についての評価が得られていると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は多くの研究者が利用しているRHEEDの強度測定から、直接実空間の原子配列である表面モフォロジーを得ようとするもので、ナノサイズの物質作成など関連する研究分野において重要であり、今後の発展が注目されていることが明らかになった。しかし、実際に応用されるためには、いくつかの課題を解決しなくてはならない。
解決すべき主要な課題は、1）実際の実験に合わせた条件で利用できるようなアルゴリズムを開発する、2）RHEEDの限界内でさらに表面モフォロジーの空間分解能の向上を図る、3）処理時間の短縮により実用に耐えるものとする、の３つであり、この課題の解決を優先して行う。その後、Si(001)以外の系についても、この方法が適用できることを明らかにする。
同時に、研究成果についての論文発表、国際会議と国内の会議での研究成果の発表を行う。
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| Causes of Carryover |
今年度は研究成果が本格的に出始めた時期で、研究を進めるために多くの時間を費やした。今後この研究のさらなる推進と成果の公表とに十分な費用と時間とを確保することが必要であり、次年度に使用することが効率的である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究成果と関連する研究者が多く参加する国際会議において発表するとともに、国内の関連学会においても発表を行う。また、論文等による研究成果の公表を行う。
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Research Products
(3 results)
