機能性材料設計を目指した表面反応ダイナミクスの理論的研究
Project/Area Number |
05J06665
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Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 国内 |
Research Field |
Physical chemistry
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Research Institution | Rikkyo University |
Principal Investigator |
今村 賢司 立教大学, 理学部, 特別研究員(DC2)
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Project Period (FY) |
2005 – 2006
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2006)
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Budget Amount *help |
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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Keywords | シリコン表面 / 表面酸化 / 密度汎関数法 / 一酸化二窒素 / 電荷移動 / 表面状態 / フラグメント分子軌道法 / 分極率 / 一酸化窒素 / 電子移動 / 反応ダイナミクス / 振動数解析 |
Research Abstract |
1.一酸化二窒素を用いたSi(111)表面の酸化機構の理論的解明 一組のAdatom-Rest atom対を含む4層のSi(111)-(7×7)-DAS水素終端クラスターモデル上での一酸化二窒素の吸着構造および吸着状態の決定、一酸化二窒素の分解機構および続いて起こる表面酸化機構の追跡をハイブリッド型密度汎関数法により理論的に実行した。本研究において、清浄表面および部分酸化表面上における一酸化二窒素の吸着構造および分解機構は表面状態に依らず、ほぼ同一であるという解析結果を得た。本研究の反応解析により、Adatomに吸着した酸素原子がバルクに挿入し、Si-O-Siユニットを形成するSi(111)表面の酸化機構を理論的に解明した。 2.一酸化二窒素によるSi(100)表面の酸化機構の理論的解明 一組の表面二量体原子を含んだSi(100)-(2×1)再構成クラスターモデル上での一酸化二窒素の吸着構造および吸着状態の決定、一酸化二窒素の分解機構の理論的解明、続いて起こる表面酸化機構の解明を密度汎関数法により試みた。本研究により、Si(100)清浄表面上で物理吸着したN_2Oの分解機構が明らかになった。N_2O分解で放出されたO原子の挿入サイトと対応する活性化障壁がわかった。N_2の脱離が表面酸化と同時に進行することも本研究から明らかになった。O原子の挿入サイトの違いと表面二量体原子間の電荷分布変化が強く相関していることを発見した。本研究では、N_2O吸着によりSi(100)清浄表面から2種類の一酸化物(Si_9H_<12>O)、一酸化物から5種類の二酸化物(Si_9H_<12>O_2)、および二酸化物から5種類の三酸化物(Si_9H_<12>O_3)形成に至る一連の表面反応が同様の反応機構を経て進行することを突き止めた。 3.シリコン系へのフラグメント分子軌道(FMO)法の拡張 大規模表面・ナノ材料の高精度計算を目指したFMO法の拡張が直鎖シリコン含有物(Si_<12>H_<26>、Si_6C_7H_<28>およびSi_7O_6H_<16>)に対して実行された。FMO計算における全エネルギーおよび分極率は全電子計算の結果と類似することがわかった。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)