2002 Fiscal Year Annual Research Report
多原子系のための結合の組替えを許す新しい分子動力学法の開発
Project/Area Number |
02J03287
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Research Institution | Waseda University |
Principal Investigator |
辰村 光介 早稲田大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
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Keywords | 分子動力学法 / 酸化膜 / シリコン界面 / X線回折 / 原子間ポテンシャル関数 / 熱酸化 |
Research Abstract |
本年度は、多原子系のための結合の組替を許すポテンシャルの関数形を定めた。また、大規模分子動力学計算技術の応用として、当研究室で既に開発済みのSi, O、2原子系のポテンシャル関数を使ってシリコン熱酸化膜の大規模モデリングを行った。 (1)ダイナミックボンドポテンシャルの完成 結合相手を決定する要素を、sp3混成分子軌道の関数形をもつ指向性のある関数で表現し、それ自体を運動させる。結合の有無は、各々の原子の結合手関数の重なり積分によって判断される。現在のところ、O_2分子の取り扱いを可能にした。極座標系とデカルト座標系が混在する複雑な式となったが、運動方程式・内部ストレステンソルを正確に求め、この系の分子動力学計算を実現した。温度制御、圧力制御法を併用した場合でもハミルトニアンが保存することを確認した。今後は、Si, H, O, Nに関して各パラメータを詳細に決定する必要がある。 (2)シリコン熱酸化膜からのX線回折パターンの再現 酸化膜厚10nm(12000原子)という巨大酸化膜模型を、初期構造としての結晶シリコンに表面から酸素原子を一個ずつ導入していく過程を経て、作成した。これにより、熱酸化膜からのX線回折パターンの再現に世界で初めて成功した。バルクシリコンの111Bragg反射から伸びるCTR上に、ラウエ関数型の強度分布をもつピークが再現された。酸化膜は単なるアモルファスではなく、元のSi結晶に由来する秩序を残していることが本研究で明らかとなった。本成果は、2002年秋季学術講演会(新潟大学・五十嵐キャンパス)で発表され、"第13回応用物理学会「講演奨励賞」"を受賞した。
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Research Products
(3 results)
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[Publications] K.Tatsumura, T.Watanabe, D.Yamasaki, S.Takayoshi, M.Umeno, I.Ohdomari: "Residual Order within Thermal Oxide Films Grown on Crystalline Silicon"Extended Abstracts of Workshop on Formation, Characterization, and Reliability of Ultrathin Silicon Oxides. 8. 99-104 (2003)
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[Publications] T.Hoshino, M.Hata, S.Neya, Y.Nishioka, T.Watanabe, K.Tatsumura, I.Ohdomari: "Simulation Program for the Silicon Oxidation Process"Extended Abstracts of Workshop on Formation, Characterization, and Reliability of Ultrathin Silicon Oxides. 8. 279-284 (2003)
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[Publications] (共著)大泊巌編著 辰村光介, 他31名: "トコトンやさしいナノテクノロジーの本"日刊工業新聞社. 151 (2002)