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吸着子のある微斜面の統計力学:吸着子とステップの熱的相互作用機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15540323
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関大阪電気通信大学

研究代表者

阿久津 典子  大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (40167862)

研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2004年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2003年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードステップ・バンチング / 吸着子 / 表面・界面の統計熱力学 / 密度行列繰り込み群 / マクロステップ形成 / ファセット端での1次相転移 / 秩序・無秩序相転移 / 結晶の表面張力 / 微斜面 / 結晶平衡形 / ステップ・スティフネス / 表面・界面の熱力学・統計力学 / ファセット形成
研究概要

被覆率が1未満の吸着子のある微斜面において、吸着子とステップの熱的相互作用機構を理論的に調べるため、restricted-solid-on-solid(RSOS)-イジング結合(RSOS-IC)模型において転送行列法による統計力学計算を行った。計算は、積波動関数繰り込み群(PWFRG,密度行列繰り込み群(DMRG)法の一種)アルゴリズムを用い、数値的に行った。
本研究による主な成果は以下のとおりである。
1.吸着子間相互作用が引力型の場合
吸着子の化学ポテンシャルを系統的に変えて、微斜面に関する表面自由エネルギー、吸着子被覆率、ステップ自由エネルギー、ステップ張力、ステップ・スティフネスを詳細に求めた。その計算結果と、分子場近似計算、場の理論的計算と比較することにより、吸着子のある微斜面で、熱平衡状態においてステップ・バンチング(または、マクロスチップ形成)が起こることを確立し、サーマル・ステップ・バンチングと名付けた。また、その生成メカニズムには、外場誘導型と揺らぎ誘導型の2種類あることを解明し、Phys.Rev.B誌に発表した。
2.吸着子間相互作用が反発力型の場合
吸着子系は、低温では√2x√2R45の秩序状態になり、高温では1x1の無秩序状態になる。外場誘導を起源とするサーマル・ステップ・バンチングは消失し、吸着子の秩序変数揺らぎによる揺らぎ誘導型のサーマル・ステップ・バンチングが存在することを数値的に示した。相図を求め、秩序-無秩序相転移とサーマル・ステップ・バンチングの関係を明らかにした(投稿準備中)。
3.吸着子とステップの原子スケールでの相互作用が極めて強い場合
表面模型では初めて非単調な温度依存性を示すステップ・スティフネスの存在を示した(投稿準備中)。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (5件) 文献書誌 (1件)

  • [雑誌論文] 最近の研究から:吸着子のある微斜面におけるサーマル・ステップ・バンチングとステップ間引力2004

    • 著者名/発表者名
      阿久津 典子
    • 雑誌名

      日本物理学会誌 59巻・4号

      ページ: 232-236

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Thermal Step Bunching on the Vicinal Surface with Adsorption2004

    • 著者名/発表者名
      Noriko Akutsu
    • 雑誌名

      Butsuri vol.59, no.4

      ページ: 232-236

    • NAID

      110002048387

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 最近の研究から:吸着子のある微斜面におけるサーマル・ステップ・バンチングとステップ間引力2004

    • 著者名/発表者名
      阿久津 典子
    • 雑誌名

      日本物理学会誌 54巻・4号

      ページ: 232-236

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermal Step Bunching and Inter-Step Attraction on the Vicinal Surface with Adsorption2003

    • 著者名/発表者名
      Noriko Akutsu, Yasuhiro Akutsu, Takao Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 67

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Thermal Step Bunching and Inter-Step Attraction on the Vicinal Surface with Adsorption2003

    • 著者名/発表者名
      Noriko Akutsu, Yasuhiro Akutsu, Takao Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B vol.67

      ページ: 125407-125407

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Noriko Akutsu, Yasuhiro Akutsu, Takao Yamamoto: "Thermal Step Bunching and Inter-Step Attraction on the Vicinal Surface with Adsorption"Phys.Rev.B. 67. 125407-1-125407-15 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2020-05-15  

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