1999 Fiscal Year Annual Research Report
ヘテロバレント空孔構造界面層の成長ダイナミクスと電子物性の第一原理的理論計算
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10640298
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中山 隆史 千葉大学, 理学部, 助教授 (70189075)
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| Keywords | 結晶成長 / ダイマー / モンテカルロシミュレーション / アンチサイト / 空孔 / 価電子不整 / バンドベンティング / 空孔配列 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、GaAs基板上へ族の異なるZnSe等を成長させる時生じる空孔化した界面構造層の形成機構と電子物性を解明することであり、本年度得られた知見は以下である。
1.(001)ZnSe/GaAs界面形成ダイナミクスの解明: 4配位性・表面ダイマー・不整電荷移動及び歪効果を取り入れた、第一原理計算に基づくGaAs基板上へのZnSe成長のモンテカルロシミュレーションを開発した。それを用いて、ZnとSe原子が同時供給された場合トレンチサイトにSeのアンチサイトが発生しそれが空孔欠陥を引き起こす原因となること、Znを初期供給するとアンチサイトが消滅すること、Seを初期供給するとSeがAsを蒸発させ表面が乱雑なGaSe層を形成することを示した。これらは全てGaAs・ZnSe間の価電子不整に基づく不整電荷の移動が起源となって起こる。得られた結果は実験事実をよく説明する。さらに、空孔欠陥上には成長時間を遅らせてピラミッド上の積層欠陥が発生することを予言した。
2.(0001)GaN/ZnO界面及び初期成長時の電子構造の解明: GaN/ZnO界面の第一原理電子状態計算を行い、バンドオフセットが約1.6eVであること、界面のGa-Oボンドに起因した過剰電子は、界面の初期成長においては表面へ移動して100meV/Aのバンドベンディングを起こし成長を促進させるが、その後の成長においては界面に局在し成長速度を変化させないことを明らかにした。
3.カルコパイライト型空孔化合物層の電子構造の解明: 空孔を含むCd_1Ga_2Se_4には4種類の空孔秩序が存在する。空孔が障壁として働くために、伝導帯の電子は原子サイズの閉じ込めを受け擬低次元電子系を形成する。特に、空孔秩序の変化に伴ってバンドギャップ値が1eVのオーダーで変化する事、欠損カルコパイライト型が最も大きなバンドギャップを持ち安定であること等を明らかにした。
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[Publications] Takashi Nakayama: "Tight-binding-calculation Method and Phyisical Origin of Reflectance Difference Spectra of Semiconductor Surfaces"Jpn. J. Appl. Phys.. 38巻. 3497-3503 (1999)
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[Publications] Takashi Nakayama: "Chemical Trend of Reflectance Difference Spectra of Anion-rich Compound Semiconductor Surfaces"Appl. Surf. Sci.. 158巻(印刷中). (2000)
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[Publications] Misao Murayama: "Electronic Structures and Charge Transfer of Au-overlayered Si(111) Surfaces"Appl. Surf. Sci.. 158巻(印刷中). (2000)
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[Publications] Kazuki Sano: "Monte Carlo Simulation of ZnSe/GaAs Heterovalent Epitaxy"Jpn. J. Appl. Phys. Suppl.. 39巻(印刷中). (2000)
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[Publications] Takashi Nakayama: "Optical Response Spectra Calculation of Wide-gap ZnSe Surfaces"Jpn. J. Appl. Phys. Suppl.. 39巻(印刷中). (2000)
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[Publications] Takashi Nakayama: "Electronic Structures of Hexagonal ZnO/GaN Interfaces"J. Cryst. Growth. (印刷中). (2000)
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[Publications] Masato Ishikawa: "Vacancy Ordering/disordering and Electronic Structures of II1-III2-VI4 Compounds"J. Cryst. Growth. (印刷中). (2000)
