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低抵抗η型ダイヤモンド半導体の気相成長のハイブリッドシミュレーション

低电阻η型金刚石半导体气相生长的混合模拟

基本信息

批准号：
16740163
负责人：
西松毅
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は薄膜の気相成長をシミュレートできる第一原理・古典ハイブリッド分子動力学法を確立し、ダイヤモンド半導体素子の実現に不可欠な低抵抗n型ダイヤモンドの成長条件をコンピューターシミュレーションにより見出すことであった。平成16年度には、 Beowulf PCクラスタ計算機システムを構築し、同時に水素ホウ素(BH2)複合欠陥によるダイヤモンドのn型化の真偽と機構を明らかにした。平成17年度には16年度に引き続きハイブリッドシミュレーションのプログラム開発を行うと同時に、気相成長により作成されたPドープダイヤモンド薄膜の電子スピン共鳴実験から新しく報告されたダイヤモンド中のリン(P)不純物の正方晶の対称性を持った構造について大規模第一原理計算により検証を行った。シミュレーションのプログラム開発においては、表面の分極が気相成長において不純物の高濃度ドーピングを阻害するなど重要な要素になることが分かったので、それを取り入れることのできる新しい粗視化法を採用した分子動力学法のプログラムを完成した。プログラムは並列化されておりBeowulf PCクラスタやスーパーコンピュータ上で高速に動作が可能である。ダイヤモンド中のP不純物については、216個の炭素原子(C)を含むスーパーセルを用いて格子緩和のみならず格子の歪まで緩和させる大規模第一原理計算をはじめて行った。その結果、 P不純物のCに比べて大きな共有結合半径が格子の内部歪みに大きな影響を与えるため、正方晶の対称性が最安定な構造になることがわかった。

The purpose of this study is to establish the first principle of phase growth of thin films by classical molecular dynamics method, and to find out the growth conditions of low resistance n-type semiconductor elements. In 2016, the Beowulf PC computer system was constructed, and at the same time, the water element (BH2) complex was developed. In 2017, the first phase development of P-type thin films was carried out simultaneously with the phase growth in 2016. The electronic resonance of P-type thin films was newly reported. The symmetry of P-type impurities in tetragonal crystals was maintained in the structure. The large-scale first-principle calculation was carried out. A new method of rough visualization is used to develop the molecular dynamics model for the analysis of the molecular dynamics of impurities in the high concentration of impurities in the surface. It's possible to move at high speed. The P impurity in the carbon atom (C) contains 216 carbon atoms (C), and the lattice is used to mitigate the distortion of the lattice. As a result, P impurity C is larger than P impurity C. The common bonding radius has a large influence on the internal distortion of lattice and the symmetry of square crystal.