高温材料設計のためのマルチスケール解析

高温材料设计的多尺度分析

• 批准号: 16J08815
• 负责人: 高本 聡
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J08815/
• 关键词: 分子動力学; 原子間ポテンシャル; SiC; 熱酸化; 半導体絶縁膜; 電子状態計算

本年度は、前年度に研究を行ったSiの熱酸化シミュレーションを発展させ、次世代パワー半導体材料として注目されているSiCの熱酸化を対象として研究を行った。SiCではSiと同様に熱酸化により酸化膜が作成可能であるためパワーMOSFETの材料として期待されているが、界面の品質が十分でなく、また面方位によって酸化速度が大きく異なるなどの特異な現象が報告されており、SiCパワーデバイスの実現に向けて現象の解明が望まれてきた。前年度に作成したSi-O系の原子間ポテンシャルに続き、本年度はSi-C系の原子間ポテンシャル開発を行った。特に、C原子の多様な結合性を表現するため従来用いられてきたTersoffポテンシャル関数形の拡張を行った。Si-C系の原子間ポテンシャルでは、SiC上のグラフェン成長のシミュレーションを行った。10ナノ秒スケールのシミュレーションにより、SiC上でC原子クラスタが形成され、次第に6員環からなるフラットなグラフェンが形成されていく様子が再現された。本研究の成果は査読付き学術雑誌のPhysical Review Bに掲載された。Si-O系、Si-C系の延長としてSiCの熱酸化のためのSi-O-C系の原子間ポテンシャルを作成した。SiCの熱酸化シミュレーションを行い、Siと同様に酸化膜成長を再現した。特に活性化エネルギーの面方位依存性に注目し、様々な温度で酸化膜成長シミュレーションを行うことで、酸化の界面反応の活性化エネルギーが面方位により3倍程度異なるという実験的に報告されていた結果を再現した。また、Si原子の酸化数の変化を追うことで、特に活性化エネルギーの高いSi面ではSi1+が安定であることを発見し、界面に形成されるSi1+を含んだフラットな構造が界面を安定化している説を提唱した。本研究の成果は査読付き学術雑誌に投稿中である。

This year's research and the previous year's research on the thermal acidification of the thermal acidification system and the next generationパワー Semiconductor Materials として Attention されているSiC のThermal Acidification を対 resemble として Research を行った. It is possible to produce SiC and SiC thermal acidification and acidification films. The material of MOSFET is very expected, the quality of the interface is very good, The direction of the surface is the acidification speed. The acidification speed is large. The special phenomenon is reported.ており、SiC パワーデバイスの実见に向けてphenomenonの见が看まれてきた. The previous year's Si-O series inter-atom vacuum cleaner was produced, and this year's Si-C series inter-atom vacuum cleaner was produced. Special に, C atom's の多様なexpression するため従 is used as いられてきたTersoff ポテンシャル Off number form の拡张を行った. Si-C system's inter-atomic structure and SiC's inter-atom growth structure. 10 ナノsec スケールのシミュレーションにより, C atoms are formed on SiCれ, the 6th member of the ring, the からなるフラットなグラフェンがformed the されていく様子がされた. The results of this study are available in the Physical Review B of Academic Journal. Thermal acidification of Si-O series and Si-C series. Thermal acidification of SiC is a good way to reproduce the growth of SiC acidified film. Special activation and surface orientation dependence, attention, temperature and acidification film growth, acidification and acidificationのInterface Reaction のActivation エネルギーがface direction により 3 times different なるという実験に report されていた Results をReproduction した.また、Si atom acidification number の変化を Chase うことで、Special activation エネルギーの高いSi surface ではSi1+が stable であThe interface is formed and the interface is stabilized. The results of this research are currently being submitted to the Academic Journal.

项目成果

Atomistic mechanism of graphene growth on a SiC substrate: Large-scale molecular dynamics simulations based on a new charge-transfer bond-order type potential

• DOI: 10.1103/physrevb.97.125411
• 发表时间: 2018-02
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: So Takamoto;T. Yamasaki;J. Nara;T. Ohno;C. Kaneta;Asuka Hatano;S. Izumi

Charge-transfer interatomic potential for investigation of the thermal-oxidation growth process of silicon

• DOI: 10.1063/1.4965863
• 发表时间: 2016-10
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: So Takamoto;T. Kumagai;T. Yamasaki;T. Ohno;C. Kaneta;Asuka Hatano;S. Izumi

電荷移動型分子動力学法による4H-SiCの熱酸化シミュレーション

采用电荷转移分子动力学方法模拟4H-SiC的热氧化

• 发表时间: 2017
• 作者: 高本聡;山崎隆浩;大野隆央;金田千穂子;泉聡志;酒井信介
• 通讯作者: 酒井信介