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半導体表面上のエレクトロマイグレーションの起動力の第一原理計算

半导体表面电迁移驱动力的第一性原理计算

基本信息

批准号：
07225218
负责人：
石田浩
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Nihon 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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

半導体表面上のエレクトロマイグレーションの起動力及び関連深い問題について理論研究を行った。主要な2成果を挙げる。1.表面電気抵抗:低温(約10K)での金属薄膜(膜厚10-100nm)の電気抵抗は吸着子などの表面状態に非常に敏感である。我々は半無限金属表面の絶対零度での電気抵抗の一般的表式を導き、従来の半古典論の表式との関係を議論した。我々の表式はバルク金属中の不純物残留抵抗の場合同様、フェルミ準位での一電子波動関数の漸近的振舞いで決定される。またB.N.J.Perssonが現象論で導出した表面吸着子による電気抵抗と表面平行方向の吸着子振動の寿命との間の関係式が、吸着子電気抵抗と電流中の吸着子に働く電子ウインド力との間の関係式と同等であることを示し、下地金属が平らなジェリウム表面の場合、上の2関係式が厳密に成立する事を示した。次に具体的応用であるが、半無限ジェリウム表面上の単独吸着子の基底状態の電子状態を、ダイソン方程式に基づく表面グリーン関数法により密度汎関数法の範囲で自己無撞着に決定する計算プログラムを開発した。これと上記の表面電気抵抗の表式を組合せて、金属表面上の単独原子及び原子クラスターの電気抵抗の、下地-吸着子結合距離依存性、吸着子-吸着子結合距離依存性、及びクラスターサイズ依存性を調べた。2.金属電極間の交流トンネル電流:真空領域を隔てた半無限の2平行金属電極間を流れる交流トンネル電流と電極間の原子に働く力を、印加するバイアス電圧についての線形応答の範囲で計算する方法を開発し、簡単なジェリウム表面の場合に適用した。真空領域での一電子波動関数は平面波的基底関数で展開し、Inglesfieldのエムベッティング法を用いてバルク領域へと接続する。またバイアス電圧によって誘起される障壁ポテンシャルは、時間依存密度汎関数法の範囲で自己無撞着に決定する。こうして計算される交流トンネル電流は振動数0の極限でLandauerのトンネル電流の表式を再現する、言換えれば、2電極のフェルミ準位を有限値ずらして直流トンネル電流を計算する従来の第一原理的トンネル電流の計算方法に線形応答の範囲で収束する事を示した。

A Theoretical Study on the Initiating Force and the Related Deep Problems of Semiconductor Surface The main results are as follows: 1. Surface electrical resistance: The electrical resistance of metal thin films (film thickness 10-100nm) at low temperatures (about 10K) is very sensitive to the surface state of adsorbers. This paper discusses the relationship between the general expression of the electrical resistance of semi-infinite metal surfaces to zero temperature and the semi-classical expression of semi-infinite metal surfaces. The expression for impurity residue resistance in metals is similar to that of pure metals, and the asymptotic oscillation of an electron ratio correlation at the pure metal level is determined. B.N.Persson's phenomenological theory derives the relationship between the electrical resistance of the surface adsorber and the life of the adsorber in the parallel direction of the surface. The relationship between the electrical resistance of the adsorber and the electrical force of the adsorber in the current is equivalent. For specific applications, we developed a computing platform that can determine the electronic state of the base state of a single adsorbate on a semi-infinite surface, the basic surface-dependent correlation method for the differential equation, and the density universal correlation method without collision. The surface electrical resistance equation described above, the electrical resistance of single atom and double atom on metal surface, the ground-adsorber binding distance dependence, the adsorber-adsorber binding distance dependence, and the particle size dependence were adjusted. 2. AC current generation between metal electrodes: vacuum field isolation semi-infinite AC current generation between two parallel metal electrodes and atomic force generation between electrodes. The calculation method for linear response is developed and simplified for applications on surfaces. An electron ratio relation in the vacuum domain is developed from the basis relation of the plane wave, and the Inglesfield method is used in the connection of the vacuum domain. The time dependent density matrix method is used to determine the parameters of the barrier voltage induced by the voltage. The calculation of AC current is based on the limit of vibration number 0, the expression of Landauer current is reproduced, the expression of Landauer current is changed, the expression of Landauer current is limited, and the calculation of DC current is based on the first principle of Landauer current.