結晶体表面の原子論とコンピュ-タシミュレ-ション

• 研究課題/領域番号: 01550019
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 香川大学
• 研究代表者: 高井 忠昌 香川大学, 教育学部, 助教授 (60124111)
• 研究期間 (年度): 1989
• 研究課題ステータス: 完了 (1989年度)
• 配分額: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 1989年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 結晶表面 / 原子再配列 / コンピュ-タシミュレ-ション / 3体力

研究概要

1.文献調査を行ない、共有結合を有するカリウムヒ素に応用できる半実験式は従来の2体力の他に3体力あるいは多体力を考慮したものを含んでいなければならないことがわかった。この研究においては計算の容易さを考慮してレナ-ドジョ-ンズ(2体力)とアクスルロッド・テラ-(3体力)を採用した。
2.半実験式中にある未定定数を変化させて、種々の2元結晶構造の安定性及び相互作用エネルギ-等に対する未定定数の影響を調べ、ガリウムヒ素の持つ閃亜鉛鉱型結晶構造を安定化させることを確認した。文献調査により得られたガリウムヒ素の熱力学及び格子定数等の物理的デ-タに基づき、半実験式中の未定定数を決定した。
3.決定した半実験式による各種シミュレ-ションを行なうため、モンテカルロ法によるプログラムを作成した。このプログラムは、粒子数及び粒子の配置位置、温度、周期境界条件の有無を入力でき、種々の異なる条件下での粒子の挙動を調べられるよう工夫されている。このプログラムを用いて、ガリウムヒ素(110)面の原子再配列を計算してみた。(110)面の原子再配列は実験的によく知られているが、得られた再配列はこれに極めて近いものであった。同様の計算を他の低指数面(100)、(111)面について、行なったが比較すべき実験デ-タがまだ確定されていないので、結果の良否は今のところ不明である。また、高温度での原子再配列を計算した場合に、もとの結晶構造が不安定になり、表面原子の再配列を計算できなくなるという欠点も見い出された。これは選択した半実験式がガリウムヒ素のシミュレ-ションに完全には適合していないためと思われる。今後、別の半実験式の使用を検討する必要があると思われる。