1990 年度実績報告書

結晶表面構造と成長素過程の第一原理的研究

研究課題

研究課題/領域番号	02640250
研究機関	筑波大学
研究代表者	岡崎誠筑波大学, 物質工学系, 教授 (80010792)
研究分担者	平本尚日本大学, 文理学部, 講師 (10199101) 藤田光孝筑波大学, 物理工学系, 講師 (40192728) 中尾憲司筑波大学, 物質工学系, 教授 (30011597)
キーワード	シリコン表面 / 表面拡散 / 結晶成長
研究概要	再構成したSi(100)表面上に、シリコン原子を吸着させたときの吸着エネルギ-を、第一原理に基づいた全エネルギ-計算と吸着構造の最適化を行なうことにより調べた。吸着位置による、吸着エネルギ-の変化を計算し、吸着原子の拡散障壁エネルギ-の異方性を調べた。全エネルギ-の計算には、局所密度汎関数法と擬ポテンシャル法を用い、構造最適化には、最傾斜降下法を用いた。スラブモデルを採用し、(2×1)単位胞のシリコン6原子層、真空10原子層の系を扱って計算した。その結果、拡散の障壁ポテンシャルが表面ダイマ-方向には2.0eVであるのに対し、ダイマ-に垂直な方向では0.6eVであることをみつけた。これは、シリコン表面でのシリコン拡散異方性について、これまで推測されていた事実と逆であり、初めて定量的に異方性を見積ることができたと言える。この結果をモノアトミックステップをもつSi(001)表面上で高温で起こる、スッテプフロ-によるエピタキシャル成長の機構の説明に適用した。ステップフロ-による結晶成長はシリコン吸着原子の異方的拡散とステップエッジの化学的活性度の異方性の両方を考えることが必要である。以上の結果によりダイマ-列に沿った異方的な表面拡散は、実験で観測されているようなタイプBのステップエッジを核とする選択的な結晶成長を促進する要素であると結論できた。 GaAs(001)表面上の硫黄原子の吸着についても、同様の方法により計算を進め、被覆度0.5,1.0の場合について予備的結果を得ている。

研究成果
(11件)

すべてその他

すべて文献書誌 (11件)

[文献書誌] M.Okazaki(T.Miyazaki): "Ab initio study of Elementary Processes in Silicon HomoepitaxyーAdsorption and Diffusion on Si(001)" Jap.J.Appl.Phys.(Letters). 29. L1165-L1168 (1990)
[文献書誌] M.Okazaki(T.Miyazaki): "Anisotropic Diffusion of Si Adatoms on Reconstructed Si(001)ーAb initio Calculations" Proc.20th Intern.Conf.on Phys.of Semicon.131-134 (1990)
[文献書誌] K.Nakao(M.Ichimura): "Chargeーdensity wave with imperfect nesting and superconductivity" Phys.Rev.B. 41. 6387-6393 (1990)
[文献書誌] K.Nakao(S.Mizuno): "Electronic structures of the stageー1 hydrogenーpotassiumーgraphite ternary intercalation compounds C_4KH_X" Phys.Rev.B. 41. 4938-4947 (1990)
[文献書誌] M.Fujita(M.Fujita): "Magnetic Structure of Vortex Lattice State in the Adsorbed Second Layer of ^3He Films" Physica. 165&166. 711-712 (1990)
[文献書誌] M.Fujita(K.Machida): "A Novel Magnetic Structure of Vortex Lattice in Adsorbed ^3He Films" Phys.Rev.B. 42. 2673-2676 (1990)
[文献書誌] M.Fujita(M.Kato): "Soliton Lattice Modulation of Incommensurate Spin Densitywave in Two Dimensional Hubbard Model:A Mean Field Study" J.Phys.Soc.Jpn.59. 1047-1058 (1990)
[文献書誌] M.Fujita(M.Ichimura): "Effect of Charge Density Wave on Superconducting Critical Temperature" Physica. 165&166. 1035-1036 (1990)
[文献書誌] M.Fujita(M.Ichimura): "Charge Density wave with Imperfect Nesting and Superconductivity II" Phys.Rev.B. 43. 175-180 (1991)
[文献書誌] H.Hiramoto(H.Hiramoto): "The Effect of an Interelectron Interaction on Electronic Properties in OneーDimensional Quasiperiodic Systems" J.Phys.Soc.Jpn.59. 811-814 (1990)
[文献書誌] 岡崎誠: "基礎物性化学、アモルファス物質" 朝倉書店, 190 (1990)

1990 年度 実績報告書

結晶表面構造と成長素過程の第一原理的研究

研究代表者

岡崎 誠 筑波大学, 物質工学系, 教授 (80010792)

研究成果

[文献書誌] M.Okazaki(T.Miyazaki): "Ab initio study of Elementary Processes in Silicon HomoepitaxyーAdsorption and Diffusion on Si(001)" Jap.J.Appl.Phys.(Letters). 29. L1165-L1168 (1990)

[文献書誌] M.Okazaki(T.Miyazaki): "Anisotropic Diffusion of Si Adatoms on Reconstructed Si(001)ーAb initio Calculations" Proc.20th Intern.Conf.on Phys.of Semicon.131-134 (1990)

[文献書誌] K.Nakao(M.Ichimura): "Chargeーdensity wave with imperfect nesting and superconductivity" Phys.Rev.B. 41. 6387-6393 (1990)

[文献書誌] K.Nakao(S.Mizuno): "Electronic structures of the stageー1 hydrogenーpotassiumーgraphite ternary intercalation compounds C_4KH_X" Phys.Rev.B. 41. 4938-4947 (1990)

[文献書誌] M.Fujita(M.Fujita): "Magnetic Structure of Vortex Lattice State in the Adsorbed Second Layer of ^3He Films" Physica. 165&166. 711-712 (1990)

[文献書誌] M.Fujita(K.Machida): "A Novel Magnetic Structure of Vortex Lattice in Adsorbed ^3He Films" Phys.Rev.B. 42. 2673-2676 (1990)

[文献書誌] M.Fujita(M.Kato): "Soliton Lattice Modulation of Incommensurate Spin Densitywave in Two Dimensional Hubbard Model:A Mean Field Study" J.Phys.Soc.Jpn.59. 1047-1058 (1990)

[文献書誌] M.Fujita(M.Ichimura): "Effect of Charge Density Wave on Superconducting Critical Temperature" Physica. 165&166. 1035-1036 (1990)

[文献書誌] M.Fujita(M.Ichimura): "Charge Density wave with Imperfect Nesting and Superconductivity II" Phys.Rev.B. 43. 175-180 (1991)

[文献書誌] H.Hiramoto(H.Hiramoto): "The Effect of an Interelectron Interaction on Electronic Properties in OneーDimensional Quasiperiodic Systems" J.Phys.Soc.Jpn.59. 811-814 (1990)

[文献書誌] 岡崎 誠: "基礎物性化学、アモルファス物質" 朝倉書店, 190 (1990)

1990 年度実績報告書

岡崎誠筑波大学, 物質工学系, 教授 (80010792)

[文献書誌] 岡崎誠: "基礎物性化学、アモルファス物質" 朝倉書店, 190 (1990)