エピタキシャル成長界面での積層欠陥の形成・結晶破損・電子物性の第一原理的理論研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640319
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 中山 隆史 千葉大学, 理学部, 教授 (70189075)
• Keywords: モンテカルロ・シミュレーション / 分子動力学 / ヘテロエピタキシー / 積層欠陥芯 / アンチサイト / 電荷不整 / 融解消滅 / 空孔

Research Abstract

本研究の目的は、半導体のエピタキシャル成長時発生する逆ピラミッド型及び平面型等の積層欠陥の形成機構と電子物性を明らかにすることである。本年度得られた知見は以下である。
1.ヘテロエピにおけるアンチサイト欠陥芯発生過程の解明:
モンテカルロシミュレーションを用いて、As過剰なGaAsのc(4×4)表面上にZnSeを成長させた場合、電荷不整効果が働き最表面のAsの拡散が途中で抑制されるために残ったAsがアンチサイトな欠陥芯となること、その欠陥芯密度はSeアンチサイトが欠陥芯となっているβ2表面の場合より大きくなることを表面エネルギーの観点から明らかにした。一方、ステップフロー成長が顕著な(110)表面の場合、最表面で発生したアンチサイトは次層が成長する時点で原子拡散により素早く消滅し、欠陥がほとんど発生しないことを示した。
2.Si(111)表面における塩素取り込み欠陥芯発生および積層欠陥融解消滅の検討:
開発した分子動力学を用いて、移動成長するステップキンクが表面に吸着した塩素にぶつかると塩素を囲むように空孔サイトをつくって成長が進むこと、積層欠陥四面体のエネルギー損の大部分は面の寄与に依ること、その熱消失は層状でなく表面の一部から非一様に行われることを明らかにした。
3.積層欠陥形成・消滅ダイナミクス計算のためのシミュレーションの開発:
購入したワークステーション上で、高速に走りマイクロ秒の過程を追うためのモンテカルロ成長シミュレーション及び分子動力学のアルゴリズムを現在開発中である。

Research Products

• [Publications] Takashi Nakayama: "Defect Formation in Heterovalent ZnSe/GaAs Epitaxy: Theoretical Study"phys. stat. sol.. b229巻. 311-315 (2002)
• [Publications] Masato Ishikawa: "Doping Properties of Ordered-Vacancy Ga_2Se_3 Compounds: A Theoretical Study"phys. stat. sol.. b229巻. 301-304 (2002)
• [Publications] Masato Ishikawa: "Vacancy-Order-Induced Optical Anisotropy in □_1II_1III_2VI_4 Compounds"phys. stat. sol.. b229巻. 297-300 (2002)
• [Publications] Syogo Sakurai: "Cl adsorption process on Si(111) surface"Surf. Science. 439巻. 143-147 (2001)
• [Publications] Misao Murayama: "Au-Si Boinding on Si(111) Surfaces"Jpn. J. Appl. Phys.. 40巻. 6976-6979 (2001)
• [Publications] Misao Murayama: "Electronic structures of √3×√3-Au/Si(111) surface"Surf. Science. 439巻. 626-632 (2001)