経路確率法及びモンテカルロ・シュミレ-ションによる結晶成長の研究

統計力学的手法である経路確率法をSOS模型に適用し、分子線エピタキシ-(MBE)条件で非一様系の発展方程式を導出し、それを使って反射高速電子線回折の強度振動の振舞を説明することにより,半導体GaAs薄膜の平担面及び微斜面に於ける成長条件と成長モ-ドとの関係を調べた。そのため反射高速電子線回折の強度振動に対応する物理量として、表面の荒れを定義し、その時間発展を計算することにより次のような結論を得た:1.平担面(1) 表面の荒れは一分層の成長に対応する周期で振動する。(2) 原子付着のランダム性,及び統計的に独立な領域の存在を考慮すると,表面の荒れの振動振巾は減衰する。2.微斜面(1) 温度上昇と共に,表面の荒れの振動振巾は急速な減衰し,ある臨界温度以上では振動は現れなくなる。これは,テラス上の層成長モ-ドからステップ前進モ-ドへの変化を示している。(2) 表面形態の動的変化として,(1)のテラス上の層成長モ-ドからステップ前進モ-ドの変化を示すことができた。(3) 振動が消減する臨界温度は,解析的に吸着原子の拡散距離がテラス幅の2分の1となる温度と一致する事を示すことができた。以上の結果はNeave等のGaASな実験結果を定性的にみごとに再現している。

統計力学的手法である経路確率法をSOS模型に適用し、分子線エピタキシ-(MBE)条件で非一様系の発展方程式を導出し、それを使って反射高速電子線回折の強度振動の振舞を説明することにより,半導体GaAs薄膜の平担面及び微斜面に於ける成長条件と成長モ-ドとの関係を調べた。そのため反射高速電子線回折の強度振動に対応する物理量として、表面の荒れを定義し、その時間発展を計算することにより次のような結論を得た:1.平担面(1) 表面の荒れは一分層の成長に対応する周期で振動する。(2) 原子付着のランダム性,及び統計的に独立な領域の存在を考慮すると,表面の荒れの振動振巾は減衰する。2.微斜面(1) 温度上昇と共に,表面の荒れの振動振巾は急速な減衰し,ある臨界温度以上では振動は現れなくなる。これは,テラス上の層成長モ-ドからステップ前進モ-ドへの変化を示している。(2) 表面形態の動的変化として,(1)のテラス上の層成長モ-ドからステップ前進モ-ドの変化を示すことができた。(3) 振動が消減する臨界温度は,解析的に吸着原子の拡散距離がテラス幅の2分の1となる温度と一致する事を示すことができた。以上の結果はNeave等のGaASな実験結果を定性的にみごとに再現している。