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反応性希薄気体流れのマルチスケール解析と半導体製造プロセスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 15760103
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 流体工学
研究機関東京大学

研究代表者

崎山 幸紀  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (20345086)

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
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2004年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードマルチスケール解析 / 分子動力学 / NEB法 / 表面反応 / シリコン / CVDプロセス / シリコン薄膜
研究概要

本年度は,昨年度に引き続いて表面反応素過程のマルチスケール解析を行なった.昨年度までの解析によってSiH_4分子の表面解離反応に関しては,既存の分子間ポテンシャルモデルでは実験結果を定量的に説明できないことが分かっている.これはモデルを構築する際に反応の活性化障壁及び経路を考慮していないためであると考えられる.そこで本研究では,提案されている複数の反応経路に対してNEB(Nudged Elastic Band)法を適用して反応の遷移状態を求め,その活性化エネルギーが既存のDFT(Density Functional Theory)計算の値に最も近くなるようにパラメータの最適化を行った.その結果,既存のモデルでは最大300%以上あったDFT計算との差異が50%程度まで低減された.そこで,この修正モデルを用いたMD(Molecular Dynamics)計算によって,入射SiH_4の初期条件(位置,姿勢)を種々に変化させた際の解離確率の並進エネルギー依存性を調べた.既存のモデルでは解離確率が実験値よりも1桁以上低かったが,修正モデルでは50%程度低い値を示すまで改善された.現段階でのモデルと実験値との差に関しては,活性化エネルギーの再現性の問題以外にも,入射初期のSiH_4の持っている回転・振動エネルギーが大きく影響していると考えられ,これは今後の課題である.しかしながら,本研究を通じてSiH_4からSi薄膜が形成されるメカニズムを解明するためのツールが得られたといえる.

報告書

(2件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2004 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 文献書誌 (3件)

  • [雑誌論文] Multiscale analysis of nonequilibrium rarefied gas flows with the application to silicon thin film process employing supersonic jet2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Sakiyama, S.Takagi, Y.Matsumoto
    • 雑誌名

      Phys.Fluids 16

      ページ: 1620-1629

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] 崎山幸紀, 高木 周, 松本洋一郎: "CVDプロセスにおける多重スケール解析(第2報 分子間ポテンシャルモデルの拡張)"日本機械学会論文集 B編. 69・681. 1021-1027 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 崎山幸紀, 高木 周, 松本洋一郎: "CVDプロセスにおける多重スケール解析(第3報 全衝突断面積及び散乱角モデルの構築)"日本機械学会論文集 B編. 69・681. 1028-1034 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 徳増崇, 崎山幸紀: "数値流体力学ハンドブック第7章(希薄流の数値解析)"丸善株式会社. 33 (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: 2016-04-21  

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