@article{oai:mie-u.repo.nii.ac.jp:00008296,
 author = {伊藤, 智徳 and Ito, Tomonori and 寒川, 義裕 and Kangawa, Yoshihiro},
 issue = {1},
 journal = {日本結晶成長学会誌},
 month = {Apr},
 note = {application/pdf, バルク状態，薄膜状態におけるIV族混晶半導体Si1-x-yGexCyの熱力学的安定性について，経験的原子間ポテンシャルを用いた過剰エネルギー計算とモンテカルロシミュレーションによる系統的な検討を行う．バルク状態においては，Si1-x-yGexCy混晶半導体の過剰エネルギーは全濃度領域にわたって正の値をもつ．この結果は，Si1-x-yGexCy混晶半導体は温度0Kにおいて熱力学的に不安定であることを意味している．さらにC濃度yを一定としてGe濃度xを増加させると，Si1-x-yGexCy混晶半導体の過剰エネルギーは増加して行く．これは，Ge濃度の増加に伴いSi1-x-yGexCy混晶半導体のひずみエネルギーが増加することに起因している．また薄膜状態においては，基板/薄膜界面での格子拘束の影響により，過剰エネルギーはバルク状態の値に比べ20-30%程度減少する．ただし上記のGe濃度と過剰エネルギーの関係のような定性的傾向については，バルク状態と同様である．これらに加えてモンテカルロシミュレーションにより，Si1-x-yGexCy混晶半導体の熱力学的安定性への表面の影響を検討する．表面の存在は，Ge原子の再表面層への偏析，C原子の第2層への集中的な分布を誘起する．以上の計算結果は，基板/薄膜界面における格子拘束はSi1-x-yGexCy混晶半導体を熱力学的に安定させる傾向にあること，一方，表面の存在はGe原子とC原子の表面近傍への偏析をもたらし，均一なSi1-x-yGexCy混晶半導体の形成を阻害する傾向にあることを示唆するものである．, Thermodynamic stability of group IV alloy semiconductors such as Si1-x-yGexCy solid solutions in bulk and thin film states is systematically investigated by excess energy calculations based on empirical interatomic potentials and Monte Carlo (MC) simulations. In bulk state, the calculated excess energies for Si1-x-yGexCy have positive values over the entire concentration range. This implies that Si1-x-yGexCy with a random distribution of Si, Ge and C is thermodynamically unstable at 0 K. Furthermore, the excess energies of Si1-x-yGexCy increase with Ge content x when C content y remains constant. This is because an increase of Ge content introduces large strain energy in Si1-x-yGexCy. In thin film state, although lattice constraint at the interface reduces the excess energies by 20-30% of those in bulk state, we obtain similar results to those in bulk state. Further MC simulation reveals that Ge atoms segregate in the topmost layer and C atoms accumulate in the second layer. These calculated results suggest that the lattice constraint at the interface enhance the miscibility of C in Si1-x-yGexCy in thin films, whereas the miscibility tends to reduce near the surface because of the segregation of Ge and C atoms.},
 pages = {4--11},
 title = {IV族混晶半導体の熱力学的安定性},
 volume = {31},
 year = {2004}
}