ボンドエンジニアリングによる表面状態図予測とナノ構造形成への応用

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18560020
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 伊藤 智徳 三重大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80314136)
• 研究分担者: 秋山 亨 三重大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40362363)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 量子論的アプローチ / 半導体表面構造 / 状態図 / 計算科学 / ナノ構造 / 成長機構

研究概要

ボンドエンジニアリング概念に基づく量子論的アプローチにより, ナノ構造形成に重要な「場」としての半導体表面を対象に, 成長条件である温度, 分子線圧力の関数としての表面状態図の理論予測を行った。具体的には, GaAs(001)表面構造予測と計算手法の妥当性の検証, GaAs(lll)表面構造予測とSiドーピング機構, GaN(0001)表面構造予測とGaN成長初期過程, 化合物半導体ナノワイヤにおける構造多形の成因, 積層欠陥四面体形成機構, SiC(ll-20)表面上のAIN薄膜形成過程および構造多形等について検討を行い, ボンドエンジニアリング概念に基づく表面状態図予測のナノ構造形成機構解明への有用性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Abinitio-based apProach to structural change of compound semiconductor surfaces during MBE growth (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, T.Akiyama, and K.Nakamura
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 311 ページ: 698-701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio-based approach to reconstructions of the InP(111)Asurface : Role of hydrogen atoms passivating surface dangling bonds (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Akiyama, T.Kondo, H.Tatematsu, K.Nakamura, and T.Ito
  • 雑誌名: Phys. Rev B78 ページ: 205318-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Empirical potential approach to the fbrmation of 3C-SiC(111)/Si(llO) (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, T.Kanno, T.Akiyama, K.Nakamura, A.Konno, and M.Suemitsu
  • 雑誌名: Appl. Phys Express 1 ページ: 111201-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stmctures and electronic properties of Si nanowires grown along the[110]direction : Role of surface reconstruction (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Akivama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 雑誌名: Surf. Sci 602 ページ: 3033-3037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical investigations fbr zinc blende-wurtzite polytypism in GaAs layers at Au/GaAs(111)interfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Haneda, T.Akiyama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci 254 ページ: 7746-7749
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical investigations on the fbrmation of wurtzite segments in group III-V semiconductor nanowires (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Yamashita, K.Sano, T.Akivama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 雑誌名: ApPl. Surf. Sci 254 ページ: 7668-7671
  • 査読あり
• [雑誌論文] An ab initio-based approach to phase diagram calculations fbr GaAs(001)-(2x4)Y surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, T.Akiyama, and K.Nakamura
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci 254 ページ: 7663-7667
  • 査読あり
• [雑誌論文] An ab initio-based approach to phase diagram calculations fbr GaN(0001) (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, T.Nakamura, T.Akivama, and K.Nakamura
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci 254 ページ: 7659-7662
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio-based approach to initial growth processes on GaAs(111)B-(2×2)surfaces : Self-surfactant effbct of Ga adatoms revisited (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Tatematsu, K.Sano, T.Akivama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 雑誌名: Phys. Rev B77 ページ: 233306-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic structures and optical properties of GaN and ZnO nanowires ffom first principles (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Akivama, A.J.Freeman, K.Nakamura, and T.Ito
  • 雑誌名: J. Phys. : Confbrence Series 100 ページ: 052056-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] An empirical interatomic potential approach to structural stability ofZnS and ZnSe nanowires (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Akivama, K.Sano, K.Nakamura and T.Ito
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 46 ページ: 1783-1787
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple systematization of structural stability for A^NB^<8-N>compounds (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, T.Akiyama, and K.Nakamura
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 46 ページ: 345-347
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orientation and size dependence on structural stability in silicon nanowires : Atransferable tight-binding calculation study (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, T.Akivama, K.Nakamura and T.Ito
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 301-302 ページ: 871-875
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Monte Carlo simulation study of twinning fbrmation in InP nanowires (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Sano, T.Akivama, K.Nakamura and T.Ito
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 301-302 ページ: 862-865
  • 査読あり
• [雑誌論文] An empirical potential approach to the structural stability of InAs stacking-fault tetrahedron in InAs/GaAs(111) (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Joe, T.Akiyama, K.Nakamura, K.Kanisawa and T.Ito
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 301-302 ページ: 837-840
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stacking sequence prefbrence of pristine and hydrogen-terminated Si nanowires on Si(111)substrates (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Akiyama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 雑誌名: Phys. Rev B74 ページ: 033307-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stmctural stability and electronic structures of InP nanowires : Role of surface dangling bonds on nanowire facets (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Akiyama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 雑誌名: Phys. Rev B73 ページ: 235308-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple approach to polytypes of SiC and its application to nanowires (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, K.Sano, T.Akivama, and K.Nakamura
  • 雑誌名: Thin Solid Films 508 ページ: 243-246
  • 査読あり
• [雑誌論文] An empirical potential approach to wurtzite-zinc blende polytypism in group III-V semiconductor nanowires (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Akivama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 45 ページ: L275-L278
  • 査読あり
• [学会発表] InAs(111)A表面上のIn吸着原子に起因する電子状態の理論検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 秋山亨, 中村浩次, 伊藤智徳, 蟹澤聖
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Stability of Mg-incorporated InN surfaces : First-principles study (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Akivama, K.Nakamura, T.Ito, J.H.Song, and A.J.Freeman
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: Pittsburgh
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] Theoretical investigation on the structural stability of GaP nanowires with{111}facets (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Yamashita, T.Akivama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 学会等名: The 4^<th> Vacuum and Surface Science Conference of Asia and Australia
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] An ab initio-based approach to reconstructions of the InP(111)Asurfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Akivama, T.Kondo, K.Nakamura, and T.Ito
  • 学会等名: The 4^<th> Vacuum and Surface Science Confbrence of Asia and Australia
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] Systematic theoretical investigation fbr adsorption behavior of A1 and N atoms on 4H-SiC(11-20)surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, T.Akivama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 学会等名: The 4^<th> Vacuum and Surface Science Confbrence of Asia and Australia
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2008-10-28
• [学会発表] An ab initio-based approach to adsorption-desorption behavior of Si atoms on GaAs(111)A-(2×2)surfhces (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Tatematsu, T.Akivama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 学会等名: The 4^<th> Vacuum and Surface Science Conference of Asia and Australia
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2008-10-28
• [学会発表] Au/GaAs(111)界面におけるGaAs層の構造安定性に関する理論検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 秋山亨, 羽田優也, 中村浩次, 伊藤智徳
  • 学会等名: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] An empirical potential approach to the formation of InAs stacking-fault tetrahedron in InAs/GaAs(111) (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, H.Joe, T.Akivama, and K.Nakamura
  • 学会等名: Intemational Conference on Electronic Materials 2008
  • 発表場所: Sydney
  • 年月日: 2008-07-30
• [学会発表] An ab initio-based apProach to the stability of GaN(0001)surfhces under Ga-rich conditions (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, T.Akivama,and K.Nakamura
  • 学会等名: The 2^<nd> International Symposium on Growth of III-Nitrides
  • 発表場所: 修善寺
  • 年月日: 2008-07-07
• [学会発表] Ab initio-based apProach to structural change of compound semiconductor surfaces during MBE growth (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, T.Akiyama, and K.Nakamura
  • 学会等名: The 4^<th> Asian Confbrence on Crystal Growth and Crystal Technology
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2008-05-23
• [学会発表] Au/GaAs(111)界面におけるウルツ鉱構造GaAs層の形成に関する理論検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 秋山亨, 羽田優也, 中村浩次, 伊藤智徳
  • 学会等名: 2008年春季第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] ナノエピタキシーの物理的理解 (2008)
  • 著者名/発表者名: 伊藤智徳
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 東大阪
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] Stnlcture and electronic properties of silicon nanowires grown along the[110]direction : Role of surface reconstructions (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Akivama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: New Orleans
  • 年月日: 2008-03-10
• [学会発表] Theoretical investigations on the formation of wurtzite segments in group III-V semiconductor nanowires (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Yamashita, K.Sano, T.Akivama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 学会等名: 9^<th> International Confbrence on Atomically Controlled Surfaces InterfacesandNanostnlctures
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-11-13
• [学会発表] An ab initio-based approach to phase diagram calculations fbr GaAs(001)-(2x4)Y surfaces (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, T.Akiyama, and K.Nakamura
  • 学会等名: 9^<th> International Confbrence on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-11-13
• [学会発表] First-principles study of electronic structures and optical properties of GaN and ZnO nanowires (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Akivama, K.Nakamura, T.Ito, and A.J.Freeman
  • 学会等名: 13^<th> International Confbrence on Sur血ce Science
  • 発表場所: Stockholm
  • 年月日: 2007-07-04
• [学会発表] InPナノワイヤにおける回転双晶形成に関する理論検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 秋山亨, 佐野孝典, 中村浩次, 伊藤智徳
  • 学会等名: 2007年春季第54回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 2007-03-28
• [学会発表] GaAs(001)-(2×4)Y表面構造安定性に関する基本検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 伊藤智徳, 秋山亨, 佐野孝典, 中村浩次
  • 学会等名: 2007年春季第54回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 2007-03-28
• [学会発表] Electronic structures and optical properties of GaN and ZnO nanowires (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Akivama, K.Nakamura, T.Ito, and A.J.Freeman
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: Denver
  • 年月日: 2007-03-07
• [学会発表] Orientation and size dependence on structural stability in silicon nanowires : A transferable tight-binding calculation study (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, T.Akivama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 学会等名: 14^<th> International Confbrence on Molecular Beam Epitaxy
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2006-09-05
• [学会発表] An empirical potential approach to the structural stability of InAs stacking-fault tetrahedron in InAs/GaAs(111) (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Joe, T.Akiyama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 学会等名: 14^<th> International Conference on Molecular Beam Epitaxy
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2006-09-05
• [学会発表] イオン性を用いたA^<8-N>B^N化合物の安定構造状態図作成への簡単なアプローチ (2006)
  • 著者名/発表者名: 伊藤智徳, 秋山亨, 中村浩次
  • 学会等名: 2006年秋季第67回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 2006-08-29
• [学会発表] Structures and energetics of ZnO, ZnS and ZnSe nanowires : An empirical interatomic potential apProach (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Akiyama, K.Nakamura, and T.Ito
  • 学会等名: 26^<th> International Confbrence on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Vienna
  • 年月日: 2006-07-26
• [図書] 材料デバイス工学 (2008)
  • 著者名/発表者名: 妹尾允史, 伊藤智徳(分担報筆)
  • 総ページ数: 2章(16-47), 4章, 5章(91-147)
  • 出版者: コロナ社