統合化計算化学手法による高信頼性材料創製プロセスのコンビナトリアル的最適化

使用集成计算化学方法组合优化高度可靠的材料制造过程

• 批准号: 13025207
• 负责人: 宮本 明
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13025207/
• 关键词: 統合計算化学手法; 高信頼性; 材料創製プロセス; コンビナトリアル; 最適化; ケミカルメカニカルポリッシング; プラズマプロセス; ケミカル汚染

世界に先んじた次世代IT技術を創造するため、次世代高機能、超高速デバイスの創製を目標とした基盤技術の確立が求められている。一方、最近では計算化学が半導体のバンド構造やスピン状態の解明など先端デバイス材料へ応用され大きな成果をあげている。しかし、それらは既に構造や特性が実験的に明らかにされている材料の電子・原子レベルでの理解に限られ、新材料探索や材料創製プロセスの最適化といった実際のデバイス開発に役に立つ理論設計は程遠い。それに対し、研究代表者らは「コンビナトリアル計算化学」という新しい概念を提案し、実質的に役に立つ計算化学による材料設計を行ってきた。本プロジェクトでは、研究代表者らが今までに構築してきた数多くのプログラム群を応用し高信頼性材料のためのプロセス最適化をコンビナトリアル的に行う。半導体の表面平坦化技術として重要なケミカルメカニカルポリッシング(CMP)プロセスは化学反応と機械的研磨過程の両方をシミュレーションすることが必須であるため、そのためのシミュレータは開発されていなかった。本研究では、オリジナルに考案した高速化量子分子動力学法を基礎にCMPプロセスのためのシミュレーションシステムを世界に先駆けて開発することに成功した。さらに、Siプラズマプロセスのためのシミュレータを開発することにも成功し、Si表面上での化学反応ダイナミックスを解明した。また、Si表面のケミカル汚染物質についてコンビナトリアル的に検討を行い、その吸着特性などを明らかにした。それらの結果は、実験結果と非常によい一致をした。

The world's leading technology for the next generation of high-performance, ultra-high-speed technology for the creation of the purpose of the establishment of the disk technology Recently, computational chemistry has been used to solve the problems of semiconductor structure and state. In addition, the development of new materials and the optimization of materials creation are also important aspects of theoretical design. The research representatives proposed new concepts in "Computational Chemistry" and conducted material design in "Computational Chemistry". This paper presents a study on how to optimize the use of high reliability materials by constructing a multi-channel network. Surface planarizing technology for semiconductors is important for chemical and mechanical polishing processes. This study is a successful attempt to develop a new approach to quantum molecular dynamics (QMD). The chemical reaction on the Si surface was successfully solved. The surface of Si is contaminated with impurities. The adsorption characteristics of Si are discussed. The results are very consistent.

项目成果

H.Zhou et al.: "Quantum Chemical Calculations of Sulfur Doping Reactions in Diamondo CVD"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 2830-2832 (2001)

H.Zhou 等人：“Diamondo CVD 中硫掺杂反应的量子化学计算”日本应用物理学杂志。

T.Yokosuka et al.: "Development of New Tight-Binding Molecular Dynamics Program to simulate chemical-Mechanical Polishing Process"Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中).

T. Yokosuka 等人：“模拟化学机械抛光过程的新紧束缚分子动力学程序的开发”日本应用物理学杂志（正在出版）。

H.Tamura et al.: "Effects of S and O on the Growth of CVD Diamond(100) Surface"The Journal of Chemical Physics. 115. 5284-5291 (2001)

H.Tamura 等人：“S 和 O 对 CVD 金刚石（100）表面生长的影响”化学物理杂志。

M.Kubo et al.: "Atomistic Crystal Growth, Simulation of Metal Oxide Materials"Transactions of the Materials Research Society of Japan. 26. 989-992 (2001)

M.Kubo 等人：“原子晶体生长，金属氧化物材料的模拟”日本材料研究会汇刊。

K.Suzuki et al.: "Combinatorial Computational Chemistry Approach to the Design of the Cathode Materials for lithium Secondary Battery"Applied Surface Science. 印刷中.

K. Suzuki 等人：“锂二次电池阴极材料设计的组合计算化学方法”，应用表面科学，已出版。