吸着原子のドリフトによる結晶表面上のステップ列の挙動

由于吸附原子漂移导致晶体表面阶梯系列的行为

基本信息

批准号：
14740231
负责人：
佐藤正英
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740231/
关键词：
ステップ蛇行バンチング微斜面

项目摘要

シリコンを直流加熱することで結晶表面で観測されるステップの不安定化,ステップの蛇行とステップの束状構造の形成,について調べた.直流電流により生じると考えられる吸着原子の流れを取り入れたモデルを用い,微小なステップ位置の変化に対する微斜面の線形安定性解析を行った.また,モンテカルロ・シミュレーションを用いて不安定化したステップの振る舞いについて調べた.1.シリコン(111)微斜面の蛇行については以下のことが明らかになった.(1)吸着原子の流れがステップに対して下段方向にある場合に蛇行が生じる.(2)ステップの蛇行により結晶表面には溝状の構造が現れる.(3)溝状構造の形成は,吸着原子の蒸発がないことによる.(4)溝の周期は吸着原子の流れの速度の-1/2乗に比例し,時間の1/2乗で振幅が増大する.(1),(2),(4)については実験結果と一致した.(3)については,保存系でステップの蛇行を記述する,他の原因によるステップの蛇行と同様な非線形方程式で表わせることが分かった.2.シリコン(001)微斜面の蛇行と束形成については以下のことが明らかになった.(1)束形成は流れの向きによらず生じるが,蛇行は上段向きのみで生じる.(2)蛇行はステップ間に斥力があることが重要である.(3)(001)微斜面でも(111)微斜面同様な溝構造が生じ,その振る舞いは保存系に特有な非線形方程式で表わせる.(4)蛇行でのステップの揺らぎ幅は時間の1/2乗に比例する.(5)ステップ束の形成には,保存系においては拡散係数の異方性がテラスごとに入れ替わることが重要であり,カイネティクス係数が入れ替わる効果は小さい.(1),(2),(3)は実験と一致した.(1)では,これまでの数値シミュレーションと実験との矛盾の原因を明らかにした.(2)により,初めて理論的および計算機実験的に蛇行の起こる機構を説明している.(4)により,不安定化の機構が正しいか否かを調べる物理量の変化の予測を,実験に対して提案している.(5)により,シリコン(001)における2つの異方性のうちどちらが重要であるかがあきらかになり,成長則を調べる際の適切なモデルを明らかにした。

我们研究了通过硅的直流加热在晶体表面上观察到的台阶的不稳定性，以及台阶曲折和台阶束结构的形成。针对小台阶位置开发了一种结合了被认为由直流电引起的吸附原子流动的模型。变化。我们对邻邻边坡进行了线性稳定性分析。我们还使用蒙特卡罗模拟研究了失稳台阶的行为（1）吸附原子的流动与台阶有关。 (2) 由于台阶的蜿蜒，晶体表面出现槽状结构。 (3) 槽状结构的形成是由于没有吸附原子的蒸发。 4) 槽的周期为。与吸附原子流速度的-1/2次方成正比，振幅与时间的1/2次方成正比。 (1)、(2)、(4)与实验结果一致，对于(3)，可以用与其他原因引起的阶跃曲折类似的非线性方法来描述保守系统中的阶跃曲折。 2.硅(001)邻位斜率的蜿蜒和束状关于形成，澄清了以下几点： (1) 无论流动方向如何，束形成都会发生，但仅在向上方向发生蜿蜒 (2) 对于蜿蜒，重要的是台阶之间存在排斥力。 (3)(001)邻坡上的(111)邻面的凹槽结构相似，并且该行为可以通过保守系统特有的非线性方程来表达 (4) 蜿蜒中的阶跃波动宽度与时间的 1/2 次方成正比 (5) 对于保守系统中阶跃束的形成。系统中，扩散系数重要的是各向异性开关效应很小。（1）、（2）和（3）与实验一致，在（2）中我们阐明了之前的数值模拟和实验之间的差异的原因。我们第一次从理论上并通过计算机实验解释了蜿蜒发生的机制。(4)因此，我们提出通过实验预测物理量的变化来研究失稳机制是否正确。通过（5），我们可以确定硅（001）中的两个各向异性中哪一个更重要。，并且阐明了研究生长规律的适当模型。