| 研究課題/領域番号 |
17K06059
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
池田 徹 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (40243894)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | ミスフィット転位 / 特異応力場 / 異方性異種材界面角部 / ひずみシリコン / 限界薄膜厚さ / ミスフット転位 / 分子静力学 / 分子動力学 / 異方性弾性論 / 双晶 / エピタキシャル成長薄膜 / 界面応力 / 界面 / 超薄膜 / ナノ材料 / 分子シミュレーション |
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| 研究成果の概要 |
格子定数の異なる結晶の界面では，両者の格子定数の違いによる応力を緩和するためのミスフィット転位が自発的に導入される．このミスフィット転位周りの応力は，ミスフィット転位で無限大となり1/r (rはミスフィット転位からの距離)の特異性をもつ．そこで，1/rの特異性にかかる係数を算出して，特異応力場の厳しさを調べることにした．Si-Ge, Si-SiGeについて，分子静力学を用いて，ミスフィット転位周りの特異応力場の強度に及ぼす，薄膜厚さの影響を調べた. その結果，Si-SiGeでは，明らかに50オングストローム以下の領域で，応力場の厳しさを示すパラメーターの 減少が見られた.
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Siなどの基板の上に異種結晶をCVDなどで堆積して，この薄膜結晶を電子デバイスとして使用することや，薄膜結晶によって基板結晶に引っ張り応力を加えて，電子移動度を加速するなど，異種材薄膜結晶の形成は多くの電子デバイスで利用されている．しかし，薄膜結晶と基板結晶の格子定数の違いから，異種結晶界面に大きな応力が発生し，薄膜結晶を破壊することが大きな問題になっている．本研究は，異種結晶間に生じるミスフィット転位周りの特異応力の厳しさを定量的に解析し，薄膜結晶の破壊限界を定量的に明らかにすることにより，薄膜結晶の破壊を防ぐことで，これらのデバイスの信頼性を向上させることが期待できる．
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