分子動力学法を用いた歪ＩＶ－ＩＶ族混晶半導体のＰＤＰ導出に関する研究

基于分子动力学方法的应变IV-IV混晶半导体PDP推导研究

• 批准号: 15J07583
• 负责人: 富田 基裕
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07583/
• 关键词: 分子動力学法; IV族混晶; 熱伝導; フォノン; 半導体; 分子動力学; IV-IV族混晶; SiGe; GeSn; SiSn; 混晶; IV-IV族

本年度は2体ポテンシャルによるC原子の再現可能性の検討と、昨年度に完成した2元系SiGeSnポテンシャルの3元系への拡張を行った。SiGe, GeSny, SiSn, GeSiSnおよび SiCの熱伝導率のSiおよびSn濃度依存性についてMD計算によって調査を行った。なお、SiCの計算にはTersoffポテンシャルを、その他の混晶にはSWポテンシャルを用いた。2元系混晶の結果について比較を行うと、最も平均質量が軽いSiCで熱伝導率の低下が一番小さく、最も質量差の大きい組み合わせであるSiSnが最も低い熱伝導率を示した。また、3元系混晶についてはSiSnと同等の熱伝導率低下率を示している。混晶における熱伝導率低下率は平均質量と構成原子の質量差に大きく依存しているが、最も平均質量が重いGeSnよりSiSnやGeSiSnの方が低い熱伝導率を示していることから、構成原子の質量差による寄与が大きいと考えられる。これらの傾向は先行研究の時間独立ボルツマン方程式による計算結果においても見られており、ボルツマン方程式の仮定に含まれる種々の散乱仮定の再現ができているものと考えている。また、SiCの計算結果については組成ごとに計算結果のばらつきが大きい。これはTersoffポテンシャルを用いたMD計算が原子組成や原子の初期配列に対して敏感であり、計算結果がばらついているものだと考えている。本ポテンシャルを用いた熱伝導率評価を行うためには複数の初期配置を計算して統計的な解析を行う必要がある。本年度はGeSiSn3元系混晶を再現可能なポテンシャルの開発を完了することができた。このポテンシャルを用いることでMD法を用いたIV族混晶のフォノン物性や熱伝導率の詳細な解析が可能になる。しかし、C元素についてはSi、Ge、Snと違って取り扱いが難しく、ポテンシャル関数の検討から行う必要があると考える。

This year's study on the possibility of reproduction of 2-element SiGeSn atoms was completed last year. Investigation of Si and Sn concentration dependence of thermal conductivity of SiGe, GeSny, SiSn, GeSiSn and SiC. The calculation of SiC is based on Tersoff, and the calculation of SiC is based on Tersoff. The results of 2-element mixed crystals show that the average mass of SiC is the lowest, the thermal conductivity is the lowest, and the mass difference is the highest. SiSn and the equivalent thermal conductivity decrease are shown in the ternary mixed crystal. The thermal conductivity of mixed crystal is lower than that of average mass and mass difference of constituent atoms. The tendency of this kind of research is to study the time independence of the equation and to calculate the result of the calculation. The calculation result of SiC is composed of two parts. The calculation result is composed of two parts. However, the MD calculation using Tersoff's parameter is sensitive to the atomic composition and the initial arrangement of atoms, and the calculation results are difficult to determine. This paper discusses the application of thermal conductivity evaluation to the analysis of the initial configuration of the complex. This year, GeSiSn3-element mixed crystal may be reproduced. Detailed analysis of thermal conductivity and physical properties of group IV mixed crystals is possible. Si, Ge, Sn and C elements are selected from the group consisting of Si, Ge, Sn and Si elements.

项目成果

Enhanced nickelidation rate in silicon nanowires with interfacial lattice disorder

界面晶格无序的硅纳米线镍化率提高

• DOI: 10.1063/1.4999195
• 发表时间: 2017
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Hashimoto Shuichiro;Yokogawa Ryo;Oba Shunsuke;Asada Shuhei;Xu Taiyu;Tomita Motohiro;Ogura Atsushi;Matsukawa Takashi;Masahara Meishoku;Watanabe Takanobu
• 通讯作者: Watanabe Takanobu

分子動力学法を用いた2元系IV-IV族混晶半導体の格子-フォノン物性の予測と評価

利用分子动力学方法预测和评估二元IV-IV族混晶半导体的晶格声子性质

• 发表时间: 2018
• 作者: 富田 基裕;小笠原 成崇;寺田 拓哉;渡邉 孝信
• 通讯作者: 渡邉 孝信

分子動力学法によるSiナノワイヤの熱伝導シミュレーション－波付き構造と酸化被膜の影響の比較－

利用分子动力学方法模拟Si纳米线的热传导-波纹结构与氧化膜的效果比较-

• 发表时间: 2016
• 作者: 小出 隆太;富田 基裕;渡邉 孝信
• 通讯作者: 渡邉 孝信

Investigation of Dipole Formation at AlOxNy/SiO2 interface by MD simulation

通过 MD 模拟研究 AlOxNy/SiO2 界面偶极子的形成

• 发表时间: 2017
• 作者: Okuto Takahashi;Nobuhiro Nakagawa;Motohiro Tomita;Takanobu Watanabe
• 通讯作者: Takanobu Watanabe

Ar+イオン照射によるSiナノワイヤのNi合金化プロセスの制御性向上

Ar+离子辐照提高Si纳米线Ni合金化过程的可控性

• 发表时间: 2016
• 作者: 麻田 修平;橋本 修一郎;武井 康平;ソン セイ;張 旭;徐 泰宇;臼田 稔宏;遠藤 清;大場 俊輔;富田 基裕;今井 亮佑;小椋 厚志;松川 貴;昌原 明植;渡邉 孝信
• 通讯作者: 渡邉 孝信