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メゾスコピック材料設計に基づく単結晶ダイヤモンド薄膜の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13750068
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東北大学

研究代表者

萱場 智雄  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60250677)

研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2001年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード分子動力学 / 単結晶 / ダイヤモンド薄膜 / CVD / シリコン / Tersoffポテンシャル / 計算力学 / 数値解析 / 吸着
研究概要

メゾスコピック材料設計に基づく単結晶ダイヤモンド薄膜の開発を目的として,分子動力学法を用いて研究を行った。CVD(Chemical Vapor Deposition)法によるダイヤモンド合成過程においては,基板への炭素原子付着の微視的メカニズムが明らかになっていないことに起因して,異種基板上への単結晶ダイヤモンド薄膜は未だ得られていない。従来,単結晶ダイヤモンド薄膜の開発に関する研究は,単結晶シリコン基板上におけるダイヤモンド核発生の微視的メカニズムを明らかにしょうというアプローチが主であった。
本研究では視点を変え,単結晶ダイヤモンド薄膜ができやすいシリコン基板の構造を探ることを目的として,まず分子動力学法を用いて単結晶ダイヤモンド基板上にシリコン薄膜を蒸着させた。次にそのシリコンからダイヤモンド基板を取り除き,それまでの界面側をシリコン基板上面として炭素薄膜を蒸着させた。ここで原子間ポテンシャルとしてTersoffポテンシャルを用いた。また計算の1ステップは1fsとした。単結晶ダイヤモンド基板は4200個の炭素原子からなり,シリコン原子の個数は500個,その後作製した炭素薄膜の炭素原子数も500個とした。すべてあわせて2361psの計算を行った。
製作された炭素薄膜の動径分布関数を調べたところ,0.15nmおよび0.25nm近傍でピークが存在した。すなわち,同薄膜の構造は単結晶ダイヤモンドに近いものであることがわかった。これは,同薄膜を作製する際用いたシリコン基板が,単結晶ダイヤモンド上に作製されたものであり,構造が単結晶ダイヤモンドと結合した際に最も適するものとなっているからだと考えられる。

報告書

(2件)
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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