2015 Fiscal Year Research-status Report
1次元相互作用ボーズ粒子系の自由エネルギー：結晶微斜面における不連続表面張力
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25400413
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
阿久津 典子 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (40167862)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 結晶の表面張力 / ステップ・ファセティング / 1次元引力型ボーズ粒子系 / 頂点模型 / 結晶成長抑止 / 基底状態エネルギー / 表面自由エネルギー / ステップ・バンチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. ファセティング転移（1次元ボーズ粒子の凝集問題）： 点型引力1次元準非貫通型ボーズ粒子の凝集問題の表面版はステップ・ファセティング転移である。ファセティング転移についてp-RSOS模型による不連続な表面張力と結晶成長抑止効果について点型引力エネルギーの大きさと温度を変えて密度行列繰り込み群（DMRG）計算を行った。その結果のステップ・ファセティングに関するダイヤグラムをオープンアクセスの論文（AIP Advances, 6, 035301, (2016)）として出版した。ステップ・ファセティング転移による結晶成長抑止現象は、ナノテクノロジーでの重要性が理解され、半導体に関する国際会議（SemiconNANO2015、2015年9月、台湾、新竹市）で招待講演を行った。また、表面に関する国際会議（ALC’15、2015年10月、島根）でファセティング・ダイヤグラムの報告をした。
2. 1次元ボーズ粒子と表面模型の関係：表面模型におけるステップ・ファセティングの背後にある物理として、点型引力1次元準非貫通型ボーズ粒子の凝縮問題とその「相図」に関する論文を先のオープンアクセスの論文のサプルメントとして出版した。(11)方向に傾いた微斜面ではステップ・ファセティングが生じるが、(10)方向に傾いた微斜面ではステップ・ファセティングが生じない。この謎を、引力の無い制限SOS模型（RSOS模型）に関する詳細なDMRG計算から、解明することができた。
3. Si(111)表面模型計算：昨年、LEEMによるSi(111) 面のステップ・スティフネス測定値から温度T=0でのステップ・エネルギー値を定める論文を発表したが、重要性が理解され、結晶成長に関する国際会議（3CG2015、2015年12月、中国、香港）で招待講演を行った。
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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
申請で掲げた目的を概ね達成している。
1. 点型ステップ間引力がある微斜面の模型（p-RSOS模型）についてDMRG計算を行い、表面張力の異常からファセティング・ダイヤグラムを求めた（AIP Advances, 6, 035301, (2016)、オープンアクセス）。
2. オリジナルRSOS模型についてDMRG計算により得られた結果を、上記AIP Advances, 6, 035301, (2016)のサプルメントとして出版した。すなわち、表面上のステップに対応する1次元ボーズ粒子系が冷却Rbと同様にTonks-Girardeau regime にある必要があること、点型引力の実効的到達距離（ゼロ点振動によって生じる）が、幾何学的な排除堆積球の直径より大きいことが必要であること、を示した。
3. オリジナルRSOS模型について、(10)方向に傾いた微斜面のDMRG計算から、基底状態エネルギーの量子粒子密度による展開のべきは奇数次のみであり、1次元自由フェルミオン系に対応することが得られた。(11) 方向に傾いた微斜面のDMRG計算から、基底状態エネルギーの量子粒子密度による展開のべきには4次の項が存在し、希薄な極限で1次元ハードコアボゾン系が対応することが得られた（AIP Advances, 6, 035301, (2016)のサプルメント）。
以上のように、当初の目的をほぼ達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 当初の研究目的はほぼ達成されたので、成果を論文に纏めつつある。
2. 基礎研究： 表面ラフニング転移と1次元準非貫通型点型引力ボーズ粒子系の固化・融解の関係を明らかにする。また、ステップ間に引力が有る場合の自己相似型非平衡成長に関して、ブルガリアのTonchev 準教授との共同研究を行い、新たな「界面成長エクスポーネント」を得たが、今後も、共同研究を進める。
3. 応用研究： Si(111)面について(1x1)－(7x7)相転移とそれにより引き起こされる表面張力異常によるステップ・バンチングの解明のためhybrid RSOS-I模型を提唱する。DMRG計算とモンテカルロ法を組み合わせて相転移温度の低下、弾性的なステップ間反発力など表面全体のコンシステントかつ定量的な議論を行い論文に纏める。また、Si融液成長などにおける質の劣化についてモルフォロジー変化による結晶成長抑制の観点から、解決を試みる。
4. 国際会議における招待講演の依頼が複数来ているので、成果を広く公表するため、積極的に海外で発表する。
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| Causes of Carryover |
平成28年度に海外の国際会議の招待講演を依頼されている。その旅費ために人件費等を未使用にした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度に海外の国際会議の招待講演を依頼されている。その旅費の一部に充てる。
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