| 研究課題/領域番号 |
24560025
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| 研究機関 | 三重大学 |
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研究代表者 |
伊藤 智徳 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80314136)
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| 研究分担者 |
秋山 亨 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40362363)
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| キーワード | 半導体表面構造 / 状態図 / 格子不整合系 / ぬれ層表面 / 量子ドット / 成長機構 / 吸着・脱離 / 計算材料科学 |
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| 研究概要 |
今年度は，格子不整合InAs(001)/GaAs(001)系におけるInAs(001)ぬれ層表面の内，InAs成長に伴う(n×3)表面から(2×4)表面への変化に焦点を絞って理論検討を行った。研究実績の概要は以下の通りである。
・InAs(001)-(n×3)ぬれ層表面での吸着・脱離：InAs成長に不可欠なIn原子吸着をn=2, 4, 6, 8の表面上で温度とIn分子線圧力の関数として検討を行った。その結果，成長条件下でAsダイマー欠損が存在しない(2×3)表面にはIn原子は吸着し得ないこと，Asダイマー欠損を有する(n×3)表面構造（n=4, 6, 8）上でのみIn原子が吸着することを明らかにした。これは実際の成長過程においては平成24年度に明らかにしたAsダイマー欠損を有する(6×3)および(8×3)が安定であることを支持する結果である。
・InAs(001)-(n×3)表面から(2×4)表面への変化を解明するために，さらなるIn原子およびAs分子の吸着・脱離を温度とInならびにAs分子線圧力の関数として検討を行った。計算結果は，Asダイマー欠損を有する(n×3)表面構造（n=4, 6, 8）上でさえもさらなるIn原子の吸着は困難であること，As表面ダイマーがIn-Asダイマーに変化することでInAs成長を継続することを明らかにした。
以上の結果は，前年度明らかにしたAsダイマー欠損を有する(n×3)表面構造の出現のみならず，In原子取り込みにおいても通常の格子整合系の成長過程と異なる「ぬれ層固有の現象」が存在することを示唆するものと考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では，InAs/GaAs(001) 系を対象にその「ぬれ層」に注目し，量子ドット形成に至るぬれ層固有の現象を解明することを目的としている。平成24年度には始状態であるGaAs(001)-(4×4)α表面から中間状態であるInAs(001)-(n×3)ぬれ層表面までの変化を検討し，Asダイマー欠損を有する(n×3)表面が安定であるということを見いだした。引き続く平成25年度は，InAs成長に伴う(n×3)ぬれ層表面から(2×4)ぬれ層表面への変化について検討し，In取り込みが格子整合系での成長過程と異なり表面AsダイマーがIn-Asダイマーに変化することで進行することを明らかにした。これらの相次ぐ新たな発見は，本研究の狙いとする，格子不整合系での「ぬれ層固有の現象」そのものであることに加えて，平成26年度に検討予定であるぬれ層表面でのInAs量子ドット形成過程検討の基盤となるものであり，本研究の順調な進展を示すものである。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の最終目的であるぬれ層表面形成に引き続くナノ構造で（量子ドット）形成機構の解明に向けて，平成26年度は以下の検討を行う。
・量子ドット形成前段階における終状態としての(2×4)ぬれ層表面，さらにはひずみ緩和後の(2×4)層表面上でのInおよびAs分子吸着・脱離，マイグレーションポテンシャルをInならびにAs分子線圧力の関数として検討する。
・上記の結果に基づき，(n×3)ぬれ層表面，(2×4)ぬれ層表面，(2×4)緩和層表面それぞれでの吸着・脱離，マイグレーションポテンシャルをボンドエンジニアリングの観点から整理し，重要因子の抽出，主要物性のデータベース化，簡単なエネルギー表式の導出を行う。
・以上をまとめることで，GaAs(001)-c(4×4)α表面上でのInAs量子ドット形成過程をモンテカルシミュレーションにより明らかにする。具体的には各種個別表面での成長初期過程から混在表面での成長過程までを検討することで，最終的なInAs量子ドット形成に至る過程を系統的に検討する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
成果発表での外国出張を予定していたが，所用のため出張できなくなったため。
成果発表のための旅費として，56th Electronic Materials Conference（サンタバーバラ：2014年6月25日-27日）を始めとする外国旅費として800千円，電子材料シンポジウム，応用物理学会参加を始めとする国内旅費として200千円，その他計算機関連消耗品購入のため100千円を予定している。，
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