ファセット化マクロステップの形成・解消ダイナミクスにおける表面傾斜依存性

多面宏观台阶的形成和分辨率动力学中的表面坡度依赖性

• 批准号: 22K03487
• 负责人: 阿久津 典子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Electro-Communication University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03487/
• 关键词: ステップ間引力エネルギー; ファセティングの相図; テンソルネットワーク法; ファセット化ラフ面; テラス面荒さ; TSK模型; Si; ステップ・ドロプレット; ファセット化マクロステップ; 表面張力計算; 表面荒さ計算; 2次元核形成結晶成長; テラス幅分布

結晶表面ステップ間に点型の引力が有る格子模型であるp-RSOS模型の定常成長傾斜面について、マクロステップ形成・分散のダイナミクス研究を行っている。この模型の特徴は、テラス面の荒さを取り入れることである。この模型は樹枝状結晶成長などを扱うフェーズフィールド模型より、ミクロな模型であり、量子力学的第一原理計算に用いる模型より粗視化された模型である。マクロステップの形成は対称性の自発的破れ現象の一つであり、自発的不均一化でもある。分子動力学等で議論される原子スケールの表面荒さと、樹枝状結晶のようなメゾスケールに「荒れた」面との間をつなぐ、ファセット化ラフ面の自発的形成を議論するAbstractを国際会議に提出したところ、招待講演に採択された。p-RSOS模型は19頂点模型の一つであり、可積分系ではないので解析的な研究が難しい。p-RSOS模型について平衡状態における傾斜依存ファセティング・ダイヤグラム (ステップの凝集・分散の相図の一つ) を阿久津泰弘氏との共同研究によりテンソルネットワーク法で計算した。2次元表面の荒さを取り入れた相転移点を求める場合、分子場近似計算ではしばしば誤った結果になることが知られている。そのため(001) 面荒さのエントロピーを信頼できる精度で計算できるテンソルネットワーク法を使用した。その結果をSi (113) 面と (114) 面間の斜面において観測されたマクロステップ・ファセット化相図と比較し, Siのステップ間引力エネルギーが近似的に-123 meVと求めることができた。観測は30年前になされたが、これまでステップ間引力エネルギーが具体的に求められたことは無かった。他の物質に於いてもステップ間引力エネルギーが求められた例は無く、世界で初めてである。

我们正在研究 p-RSOS 模型稳定生长斜率上宏观台阶形成和分散的动力学，该模型是晶体表面台阶之间具有点状吸引力的晶格模型。该模型的一个特点是它结合了露台表面的粗糙度。该模型比处理枝晶生长等的相场模型更微观，比用于量子力学第一原理计算的模型更粗粒度。宏观台阶的形成是对称性自发破缺现象之一，也是一种自发异质性。我将在一次国际会议上提交我的论文，该摘要讨论了多面粗糙表面的自发形成，该摘要将分子动力学中讨论的原子级表面粗糙度与枝晶等介观“粗糙”表面联系起来。作为特邀讲座。 p-RSOS模型是19顶点模型之一，不是一个可积系统，因此很难进行分析研究。与 Yasuhiro Akutsu 合作，使用张量网络方法计算了 p-RSOS 模型平衡状态下的斜率相关分面图（步骤聚集和分散的相图之一）。在确定考虑二维表面粗糙度的相变点时，众所周知，分子场近似计算通常会产生不正确的结果。因此，我们采用张量网络方法，能够以可靠的精度计算（001）表面粗糙度的熵。通过将结果与在 Si (113) 和 (114) 平面之间的斜率上观察到的宏观阶梯面相图进行比较，我们能够确定 Si 阶梯间吸引力能量约为 -123 meV。尽管该观测是在30年前进行的，但台阶之间的引力能从未具体确定过。这是世界上首次在任何其他材料中发现台阶之间的引力能。

项目成果

ファセット化ラフ面のラフネス指数とスケーリング関数

多面粗糙表面的粗糙度指数和缩放函数

• 发表时间: 2023
• 作者: 阿久津典子

マクロステップ形状維持のしくみの考察

宏步形状维持机制的思考

• 发表时间: 2022
• 作者: 阿久津典子