| 研究課題/領域番号 |
16310080
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
高橋 まさえ 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (80183854)
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| 研究分担者 |
川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672)
水関 博志 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (00271966)
西松 毅 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (70323095)
佐原 亮二 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30323075)
BELOSLUDOV R.V. 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10396517)
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| キーワード | シリコン系ナノ粒子 / π電子材料 / クラスター成長 / モンテカルロ直接法 / 希薄流 / 第一原理計算 / ハイブリッドモデル / ケイ素重合体 |
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| 研究概要 |
クラスター堆積法は従来の薄膜作製プロセスよりも優れた物理的・化学的特性をもつ薄膜を作製可能な新技術として期待されている。得られる簿膜の特性はクラスター作製条件に強く依存するため、優れた性質をもつ薄膜を得るための最適なクラスター成長条件を見出すことは重要である。本課題ではナノクラスターの成長過程と新奇な物性、およびそれを利用したナノ構造体の特性について、シミュレーション研究を推進している。
気相からの成膜過程やクラスター堆積過程は通常、連続体として扱えないほど薄いガスの中で行われている。これはガスの平均自由行程と系の代表的な長さの比で定義されるクヌッセン数が大きい条件下であり、ガスの運動はナビエ・ストークス方程式では表せない。そのため、これらのガスの運動を解くためには個々の原子の運動を追跡して、全体のガスの運動を求める必要がある。本研究では、その手法の一つであるボルツマン方程式の確率解法(モンテカルロ直接法)をガス中のクラスター成長に適用し、さまざまな条件下で生成するクラスターの大きさの分布をシミュレーションした。
ナノスケールの研究として、従来のポリシランとは異なるケイ素重合体を得ることを目的とし、SiI_4の重合反応を行った。SiI_4のレーザーアブレーション実験の結果、得られたクラスターの組成は、マススペクトルからSi_nI2_<n+1>^+と推定された。計算の結果、Si_nI2_<n+1>^+クラスターは鎖状体が分岐体に比べて安定であることと、末端ヨウ素脱離が最安定であることがわかった。実験条件に対応する高温下での相対安定性や詳細な反応経路について理論的に検討を行った。
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