シリコンクラスターの表面反応と薄膜成長過程の分子シミュレーション

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450082
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 丸山 茂夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90209700)
• 研究分担者: 松本 洋一郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60111473)
• キーワード: 薄膜成長過程 / シリコンクラスター / 分子シミュレーション / 化学反応 / FT-ICR質量分析装置

研究概要

シリコンクラスター(Si_n)と一酸化窒素(NO)の化学反応性に関しては,昨年の場合よりもさらに広い範囲の実験を行い,Si_n^+ + NO → Si_<n-1>N^+ + SiOのシリコン原子の引き抜き反応と反応後クラスターの解離がレーザー照射による解離とほぼ同じパターンで起こることがはっきりした.さて,シリコンクラスターに関しては,構造異性体が存在することが知られており,化学反応に先立ってレーザーによるアニーリングを行うことが望ましい.そこで,Nd : YAGレーザー(4倍高調波)を準備し,クラスタービーム源からの飛行中でのクラスターのイオン化を試みているが,実験条件が安定せず,現在の所,成功していない.これに関しては来年度に成功させ,さらに,微弱なレーザー光によって加熱されたクラスターに対して,室温のアルゴンガスを衝突させて徐冷する事によってエネルギー的に最も安定なクラスターの幾何形状へとアニールする実験を試みる.
一方,シリコンの結晶化過程を明らかにするための分子動力学法シミュレーションでは,シリコン酸化物(アモルファス構造)の表面にCVDによって付着したアモルファス構造のシリコンが結晶化する過程を対象として,初期結晶核としてのシード原子数を様々に変化させたシミュレーションの結果を一般の核生成モデルなどと比較した.また,シランの反応容器内での熱流動と固体面での表面反応とをマルチスケール解析によって明らかにするために,分子軌道法によってシラン間のポテンシャルを求めるところからスタートして,分子動力学法によって衝突によるエネルギー授受を定め,DSMC法によって全体の解析を行うマルチスケール解析も行った.

研究成果

• [文献書誌] M.Kohno: "FT-ICR Studies of Laser Vaporized Clusters from Ni/Co and Ni/Y Loaded Graphite Samples"Physica B. (掲載予定). (2002)
• [文献書誌] S.Maruyama: "Endohedral Metallofullerene in Gas Phase"Endofullerenes : A New Family of Carbon Clusters. (掲載予定). (2002)
• [文献書誌] T.Kimura: "Molecular dynamics simulation of water droplet in contact with platinum surface"Proc. 12th Int. Heat Transfer Conf.. (掲載予定). (2002)
• [文献書誌] S.G.Kandlikar: "Measurement and Molecular Dynamics Simulation of Contact Angle of Water Droplet on a Platinum Surface"HTD (Am. Soc. Mech. Eng.) (Proc. ASME Heat Transfer Division 2001). 369-1. 343-348 (2001)
• [文献書誌] S.Maruyama: "FT-ICR Reaction Experiments and Molecular Dynamics Simulations of Precursor Clusters for SWNTs"Perspectives of Fullerene Nanotechnology. 131-142 (2002)
• [文献書誌] Y.Matsumoto: "Multi-scale analysis of non-equilibrium hypersonic rarefied gas flows"Computational Fluid Dynamics JOURNAL. 9-1. 459-470 (2001)