2003 Fiscal Year Annual Research Report
結晶表面のメゾスコピック構造形成の基礎に関する理論的研究
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13640329
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
上羽 牧夫 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30183213)
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| Keywords | ステップ / シリコン / ステップの蛇行 / ステップ・バンチング / 結晶成長 / 薄膜の成長様式 / 弾性相互作用 / エピタキシャル成長 |
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| Research Abstract |
微斜面上のステップのパターン形成の問題,とくに拡散の異方性交替や2相共存表面でのステップのバンチングと蛇行の問題,およびヘテロエピタキシャル系での弾性相互作用による島形成の機構を研究し,以下のような知見を得た。
1.シリコンの(111)微斜面で7x7構造から1x1構造への転移点の近傍ではステップを境に2相が共存する.このとき成長中に位相をそろえたステップの蛇行が起きることを実験的に見出した.この現象を2相の拡散係数と平衡原子密度の違いによって理論的に説明し,モンテカルロ・シミュレーションによって蛇行パターンの特徴を調べた。
2.シリコンの(001)微斜面のようにテラスとステップの構造が1段ごとに交替する系では,外場による吸着原子のドリフトによって外場の向きによらずにステップ対の形成が起きることが知られている.1次元ステップモデルをつかって,拡散の異方性の交替,ステップのカイネティク係数の交替がどのような条件でバンチングを起こすかを調べた.
3.高温のシリコンの(111)微斜面のような標準的な表面では外場による吸着原子のドリフトが位相のそろった周期的な蛇行パターンを生み出すこと,そのパターンがMBE成長について導かれた非線形発展方程式と同一の方程式によって記述できることを示した.
4.ヘテロエピタキシャル系の吸着物質の最低エネルギーの表面形態が格子不整合と結晶表面の自発応力によってどのように変わるかを2次元格子モデルの数値計算によって調べた.その結果をもとに薄膜の成長様式を理論的に予想し,今まで知られていない成長様式がありうることを見出した.
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[Publications] H.Hibino, Y.Homma, M.Uwaha, T.Ogino: "Step Wandering Induced by Homoepitaxy on Si(111) during "1x1"-7x7 Phase Transition"Surf.Sci.. 527. L222-L228 (2003)
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[Publications] M.Sato, M.Uwaha, Y.Saito, Y.Hirose: "Repulsion-Mediated Step Wandering on a Si(OO1) Vicinal Face"Phys.Rev.B. 67. 125408-1-125408-7 (2003)
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[Publications] M.Sato, M.Uwaha, Y.Mori, Y.Hirose: "Step Bunching with Alternation of Structural Parameters"J.Phys.Soc.Jpn.. 72no.11. 2850-2855 (2003)
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[Publications] H.Uemura, Y.Saito, M.Uwaha: "Equilibrium Morphology in Two-Dimensional Heteroepitaxy on an Elastic Substrate"J.Phys.Soc.Jpn.. 72no.11. 2856-2865 (2003)
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[Publications] R.Kato, M.Uwaha, Y.Saito: "Step Wandering Due to the Structural Difference of the Upper and Lower Terraces"Surf.Sci.. 550. 149-165 (2004)
