金属超格子における超弾性効果の研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02254204
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 篠嶋 妥 茨城大学, 工学部, 助手 (80187137)
• キーワード: 金属超格子 / 高周波スパッタリング / 真空蒸着 / 計算機シミュレ-ション / 薄膜形成過程 / 蒸着プロセス / 薄膜成長モ-ド / 構造緩和

研究概要

平成2年度は、実験的研究については、現有の高周波スパッタリング装置により、金属超格子を作成するための予備実験を行った。モリブデンおよび銅に関して、個々のスパッタリングのレ-トを測定し、交互に積層するためのデ-タを得た。しかし、チャンバ-内のアルゴンガス圧がふらつき、これがレ-トを一定に保つことを困難にしていることから、ガス導入バルブを更新することにした。また、予算に設備備品費として計上した小型真空蒸着装置については、まだ1種類の金属しか蒸着できないために、単独での蒸着実験を行っている。平成3年度にこれを2電源にして、積層膜を作製する予定である。
一方、計算機シミュレ-ションによる研究では、金属超格子の原子構造を理解する第一歩として、薄膜が形成される初期過程について着目した。分子動力学法(MD)、モンテカルロ法(MC)、MDとMCを組み合わせた方法(ハイブリッド法)によって、真空蒸着プロセス、クラスタ-蒸着プロセス、および単原子層の構造緩和のシミュレ-ションを行った。原子間相互作用としては、単純な二体中心力である、モ-スあるいはレナ-ド・ジョンズポテンシャルを仮定する。原子サイズと結合エネルギ-に相当するポテンシャルパラメ-タ-と、基板温度や蒸着レ-ト等の実験パラメ-タ-を変化させて計算を行って、それらの蒸着膜の原子構造に及ぼす影響を明らかにした。その結果、以下に記すようなことが明らかになった。蒸着膜の成長様式については、主として薄膜原子ー基板原子間の結合エネルギ-Dfsと、薄膜原子ー薄膜原子間の結合エネルギ-Dffが支配要因で、Dfs>Dffのとき層状成長するFMモ-ド、Dfs<Dffのとき3次元状の核が基板に直接生成するVMモ-ド、数原子層が形成された後に3次元状の核が生成するSKモ-ドは、Dfs>Dffの条件に加えて、基板温度が高いことが必要である。

研究成果

• [文献書誌] Yasushi Sasajima et al.: "New approach for a computer simulation of the vacuum deposition process" Appl.Surf.Sci.
• [文献書誌] Yasushi Sasajima et al.: "Molecular dynamics study of the thin film formation process" Molecular Simulation.
• [文献書誌] Yasushi Sasajima et al.: "Molecular dynamics study of the cluster beam deposition process" Proc.of the International workshop on Computational Materials Science. 223-226 (1990)
• [文献書誌] Yasushi Sasajima et al.: "An attempt to simulate the cluster deposition process" Proc.of the International Conference on Computer Applications to Mater.Sci.& Engin.
• [文献書誌] 篠嶋 妥他一名: "薄膜形成過程のコンピュ-タ-シミュレ-ション" 日本物理学会第45回年会.
• [文献書誌] 篠嶋 妥他3名: "クラスタ-蒸着過程の計算機シミュレ-ション" 日本物理学会秋の分科会.
• [文献書誌] 篠嶋 妥: "コンピュ-タ-によるシリコンテクノロジ-I 第6章 原子間力とその応用" 海文堂出版, 22(97-114) (1990)