03/22/2022
No.0587 アモルファスSiにおける結晶成長面方位依存性の原子スケール解析
アモルファスSi結晶化の分子動力学計算によって、加熱 in-situ TEM観察において確認されている、結晶面方位による成長速度の違いを原子スケールで解析した。本手法を用いる事で、結晶成長を利用したデバイス作製において重要となる、結晶粒径の拡大化等に役立つ情報を提供できる。
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| 実験：Si膜の結晶成長速度算出および結晶面方位解析 【加熱 in-situ TEM & ACOM-TEM】 |
| サンプル | a-Si (180 nm)/SiO2/Si-sub. |
| 加熱条件 | 温度：600 ℃ → 800 ℃
昇温速度：10 ℃/min |
| 評価手法 | ①加熱 in-situ TEM観察 結晶成長速度算出
②ACOM-TEM 結晶面方位解析 |
計算：アモルファスSi結晶化シミュレーション 【分子動力学計算】
| ＜分子動力学 Molecular Dynamics (MD)＞ | ＜各シミュレーション時間におけるa/c界面構造のスナップショット＞ |
ニュートンの運動方程式に従って、原子や分子の時間発展を追跡する
手法。
全原子を考慮したMD計算により、a-Siが結晶化していく過程を原子
スケールで予測する事が可能。
＜アモルファス/結晶(a/c)界面構造のMD計算＞ | 
・ (100)面では、顕著な欠陥を生じることなくスムーズに成長し、最も速く結晶化が進行する。 → 実験の傾向と一致。
・ (110)、(111)面では、結晶化途中でファセットや積層欠陥が生じ、成長速度が低下する。 |
結晶Si (c-Si)に接したa-Si (a/c界面)のMD計算を実施し、c-Si (100), (110), (111)面の3種類の面方位での結晶成長の様子を比較。
界面に平行な方向は周期的 |
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カテゴリー
自動車, 電池, 材料・素材, 半導体・実装
分類
太陽電池, 金属・無機材料, LSI・IC・メモリ, パワーデバイス・ディスクリートデバイス