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共有結合性結晶の気相エピタキシャル成長に関する量子化学的研究

共价晶体气相外延生长的量子化学研究

基本信息

批准号：
05227206
负责人：
笈川節子
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

気相エピタキシャシル成長過程を詳細に解明し、成長の方向を決めている要因が何かを明らかにするために、今年度は(1)ダイヤモンド(001)面上で、炭素原子が吸着しマイグレートする機構、(2)マイグレートした原子が(001)面SBステップ端に到達後、どのように成長反応に関与していくか、を併せて研究した。計算方法は、基本反応の計算にはab initio MO法を用い電子相関の寄与が大きいのでMP2レベルで構造最適化を行った。実在する(001)面を表現するような大型モデルを用いる場合はMNDO法で計算した。計算に当っては結晶表面の性格を表わすためadatomおよび最上層ダイマー以外の下層原子は全て結晶格子の位置に固定した。結果を以下に示す。(1)炭素原子がダイヤモンド(001)面上に安定に吸着する部位と、表面拡散するために必要なエネルギーとを、炭素原子がダイマー列に沿う方向に移動する場合と、ダイマー列を横切る方向に移動する場合とで求めた。炭素原子は最上層ダイマーと三員環を形成して最安定構造を取り、ここからダイマー列に沿った方向に炭素原子のマイグレーションが起こることがわかった。表面拡散の活性化エネルギーは29.7kcal/molと求められた。ダイマー列を横切る方向のマイグレーションは約2倍のエネルギーを要するので起り難い。(2)SBステップ端にやって来たAdatomは、ステップ端がジエン構造であるためテラス面とは異なり2箇所の安定吸着位置を利用できる。ここに集った2個のAdatomはダイマーを自然に形成し、低い活性化エネルギーで成長方向にマイグレートし、SBステップタイプII構造を形成できることがわかった。この結果は、SBステップ端では、炭素原子は必ずダイマー単位で、しかもダイマー列を伸長させるように成長が起こることを示しており、STM実験の結果と一致する。即ち、ダイヤモンド(001)面のSTM像はシリコン(001)面と同様にSBステップ端は凹凸が激しくSAステップ端は滑らかである。また、成長表面において観察される再構成ダイマー構造は(2×1)構造のみであり、c(2×2)市松模様構造は現われない。

The growth process of carbon atoms is explained in detail, and the growth direction is determined. This year, carbon atoms are adsorbed on the (001) surface, and carbon atoms are adsorbed on the (001) surface. The calculation method is based on ab initio MO method, electron correlation and MP2 structure optimization. The MNDO method is used when the (001) plane is displayed. When calculating the crystal surface character, the adatom and the position of the lower crystal lattice are fixed. The results are shown below. (1)Carbon atoms are stable on the (001) plane, and the surface is scattered. Carbon atoms move in the transverse direction. The carbon atom is the most stable structure in the upper layer. The activated surface energy of the surface dispersion is 29.7 kcal/mol. It's about twice as hard to get started as it is to get started (2)SB Adatom is the most stable adsorption site in the world. The two Adatoms in this area are naturally formed, the growth direction of low-medium-activity cells is optimized, and the SB STASTETIP STAIP II structure is formed. The results of this study are consistent with those of carbon atoms, which have been shown to grow in length. That is, the STM image of the (001) plane is opposite to that of the (001) plane. The growth surface is re-formed into a (2×1) structure, and a (2×2) loose structure is formed into a (2×2) structure.