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本研究では、結晶成長時に成長最表面で起こる原子・分子レベルの反応およびエネルギーを安定させるために結晶再表面で起こる表面最構成構造の解明を目的としている。この目的のために、(1)マイクロバランスをおよび光を用いたその場測定、(2)第一原理分子動力学を用いた結晶表面の量子化学計算を行い、実験および理論計算の二つの方向から研究を進めた。
研究3年目にあたる本年度は、GaAs表面への水素吸着の表面反応過程をさらに明らかにするために、表面原子が異なった結合状態を示すGaAs(111)A面への水素吸着のその場測定およびGaAs(111)A面への水素吸着過程の第一原理分子動力学計算を行った。具体的成果は下記のとおりである。
●GaAs(001)、GaAs(111)B面およびGaAs(111)A面上への水素吸着のその場測定結果を行い、常圧下での水素吸着過程を初めて明らかにした。
●上記のその場測定結果より水素吸着の吸着熱量をはじめて明らかにした。これらはすべて吸熱反応であり、すべての面で水素の解離吸着が表面で起こることを示唆している。
●第一原理分子動力学計算を行いたGaAs(111)A面への水素吸着過程に関する研究を行った。この研究により、水素分子はGaAs最表面のGaおよびAs原子にアタックして解離吸着することが明らかになった。
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