インターエレメント結合による新機能性材料設計のための界面量子化学

通过元素间键合设计新型功能材料的界面量子化学

基本信息

批准号：
09239228
负责人：
立花明知
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto 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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

21世紀に本格化すると予想される高度情報化社会に向けて、新機能性半導体デバイスの開発が急速に進展し、金属・半導体・絶縁体の界面構造を原子スケールで制御する化学気相成長(CVD)素過程の解明と制御への期待が一気に高まり、これに呼応して、まさに原子スケール界面を強く意識した量子化学が、理論化学としても、また具体的技術としても碓立されることが時代の要請として焦眉の急となっている。申請者は、領域電子密度汎関数理論的視点から、s,p,d,f軌道等電子波動関数の干渉性の差に基づくインターエレメント結合の特性・反応牲を理論的に明かにし、界面固有の電子状態の化学的成り立ちや原子核運動のダイナミクスも加わる界面の新現象に到るまでを理論的に研究すると共に、新たな機能を有する材料設計のための界面量子化学とでも呼称すべき新しい学問の磯を築くことを目的とした研究を行った。具体的には、(1)p型ド-ピングを施したSi表面、Hで終端されたSi表面、Fで終端されたSi表面およびSiO_2表面上のSiH_4,Si_2 H_6ガスの熱分解、(2)Alの選択的CVD、および(3)極薄SiO_2膜形成過程の量子化学的研究を深化発展させ、加えて(4)F原子やF分子とHで終端されたSi(111)表面、(5)バリアメタルとしてのTiNやTi/Alヘテロ界面の化学結合の詳細やエッチングプロセス、CVDプロセスにおける反応性の解明を系統的に行った。更に、、化学反応牲をより定量的に理解する新たな方法として、我々独自の化学反応の領域密度汎関数理論に必要な計算プログラムの開発を行い、この全く新しい理論的視点から、界面固有の電子状態の化学的成り立ちを理論的に明かにするスタートを切った。

为了准备一个高度信息社会，预计将在21世纪成为全面的社会，新的功能性半导体设备的开发迅速发展，并对阐明和控制化学蒸气沉积（CVD）过程的期望，控制金属，半导体，半导体和绝缘量的界面结构，突然之间，该过程突然量子。作为回应，强烈意识到原子量表界面的量子化学正是迫切需要将时代作为理论化学和具体技术采用。从该面积电子密度的功能理论的角度来看，申请人理论上揭示了基于电子波函数相干性的差异（例如S，P，D，F轨道，以及理论上研究）界面和新的运动的化学状态的化学形成，从而揭示了电子波函数（例如S，P，D，F轨道）等相互函数的特征和反应。建立一个新的学科领域，该领域可以称为具有新功能的材料设计的界面量子化学。 Specifically, we have deepened and developed quantum chemical studies on (1) the pyrolysis of SiH_4, Si_2 H_6 gases on p-type doping, Si surfaces terminated with H, F-terminated Si surfaces and SiO_2 surfaces, (2) selective CVD of Al, and (3) ultrathin SiO_2 film formation processes, and systematically elucidated the chemical bonds of （4）F原子，F分子和H端的Si（111）表面，（5）TIN和TI/AL异源膜作为屏障金属以及蚀刻过程以及CVD过程中的反应性。此外，作为一种更定量地理解化学反应的一种新方法，我们制定了一种用于我们自身域的化学反应的域密度功能理论所必需的计算程序，并从理论上开始揭示了从这个完全新的理论角度来揭示界面特异性电子状态的化学形成。