表面・界面の原子構造と原子ダイナミクスと電子的性質
研究プロジェクト - 創成基礎研究「表面・界面ー異なる対称性の接点の物性」平
成８年度−１２年度
- 学振未来開拓学術研究「原子スケール表面・界面ダイナミクス」平成９年度ー１３年度
科学研究費基盤研究（Ｃ）「ヘテロエピタキシャルSiO2/Si(001)の原子レベルのトンネル障壁」平成13年度ー14年度
科学研究費基盤研究（Ｃ）「ナノコンタクトの摩擦機構と超潤滑」平成18年度ー20年度
研究内容
- 微細加工による Si(111),(100) 微斜面のステップ構造制御
- 共同研究者： 村山正彦 (96年度修士卒), 菅信朗 (00年度修士卒)
- ステップ構造に及ぼす、表面微細構造、直流通電効果，表面再構成効果,
表面欠陥の影響の解明。
- イオン結晶ヘテロ界面の原子構造
- 共同研究者： 戸田 健太郎 (97年度修士卒)
- 格子不整合が薄膜成長モード、界面原子構造にどのように影響するか？
- イオン結晶では大きな格子不整合があっても、
何故ヘテロエピタキシーが可能なのかを解明。
- Si(111)面の表面融解
- 共同研究者：原田 博司 (98年度修士卒)
- 表面融解層では，どのような原子構造が実現されているのか、
- 表面融解層でのSi原子素過程、原子運動はどうなっているのかを解明。
- Si(100)面の欠損ダイマー構造
- 共同研究者：川辺 虎弘 (99年度修士卒)
- 欠損ダイマークラスタの異方性は、何により決められているのか、
- 欠損ダイマークラスタの拡散の解明。
- Si(111)面上Au超薄膜の電子構造と電荷移動
- 共同研究者：村山 美佐緒
- Si(111)面上のAu超薄膜の、Siホモエピタキシーに対する
サーフアクタント機能の解明を目指す。
- O/Cu(100)のc(2x2)ナノドメイン形成と揺らぎ
- 共同研究者： 石丸泰之 (00年度修士卒)
- 吸着原子間の短距離相互作用と長距離相互作用の競合による、
ナノドメイン形成機構とドメイン境界の揺らぎ
を、格子ガスモデルと分子軌道計算を用いて調べる。
- Si/Si(111)の表面エレクトロマイグレーションによる力
- 共同研究者：大野剛士 (00年度修士卒)
- Si(111)面上のSiアドアトムに働くウインド力の、第一原理計算を試みる。
- Si(100)面のダイマーバックリング ダイナミクスに対する欠損ダイマー効果
- 共同研究者：長内理尚 (01年度修士卒)
- Si(100)面のc(4x2)構造相転移に対する欠損ダイマー効果と、欠損ダイマー近傍のダイマーバックリングダイナミクスを、イジン
グスピン
ハミルトニアンと
格子ガスモデルを用いて調べる。
- ダイマー列内でのバックリング位相欠陥の拡散運動と位相欠陥濃度の温度依存性により、c(4x2)とp(2x2)構造相転移が説明できる
ことを示す。
- 極薄SiO2/Si(100)界面のエネルギー障壁と原子レベルのトンネル現象
- 共同研究者：渡会正敏（02年度修士卒）、中村淳
- 密度汎関数第一原理計算を用いて、クオーツ構造SiO2とSi(100)超格子界面の最適原子構造と電子状態を計算する。
ブロッホ関数の空間分布からバンドの属性を調べ、荷電子帯頂エネルギー障壁のSiO2膜厚依存性とホール侵入長の評価を行う。
-
原子レベルの摩擦機構と超潤滑
共同研究者：湧波信弥（05年度学部卒）、五十嵐正典（現Ｍ１）、中村淳
1次元Tomlinson
モデルを用いて有限温度の分子動力学シミュレーションを行い、原子スケールの摩擦機構の解明と摩擦が消失する超潤滑現象の起源を調べている。
最近の出版リスト - "Decay process of a crater/hillock and step structure
transformation",
A.Natori, M.Murayama, D.Matsumoto and H.Yasunaga, Surf.Sci. 409 (1998)
160-170
- "Heteroepitaxy of KCl on KBr substrate", A.Natori, A.Tanaka and
H.Yasunaga, Thin Solid Films 281-282 (1996) 39-42
- "Interface atomic structures in alkali halides heteroepitaxy",
A.Natori, K.Toda and H.Yasunaga, Appl.Surf.Sci. 130-132 (1998) 616-622
- "Atomic structures and atomic dynamics on 1x1Si(111) at high
temperatures", A.Natori, T.Suzuki and H.Yasunaga, Surf.Sci. 367 (1996)
56-66
- "Stability of ordered missing-dimer structures and the ordering
dynamics on Si(001)", A.Natori, R.Nishiyama and H.Yasunaga,
Surf.Sci.397 (1998) 71-83
- "Stability of anisotropic missing dimer clusters in Si(001)
surfaces", A.Natori and T.Kawabe, Surf.Sci. (1999) 433-435 (1999) 600
- "Surface melting of vicinal Si(111) surfaces", A.Natori and
H.Harada, Surf.Sci. 438 (1999) 162
- "Strain effect on surface melting of Si(111)",
A.Natori, H.Harada, Nan-Jian Wu and H.Yasunaga, Surf.Sci. 169-170
(2001) 20
- "Novel transition mechanism of surface electromigration induced
step structure on vicinal Si(111) surfaces",
N.Suga, J.Kinpara, Nan-Jian Wu, H.Yasunaga and A.Natori,
Jpn.J.Appl.Phys. 39 (2000) 4412
- "Frustrated nanodomains on O/Cu(100)",
Y.Ishimaru, Nan-Jian Wu, H.Yasunaga and A.Natori, Jpn.J.Appl.Phys. 39
(2000) 4417
- "Electronic structure and the charge transfer of Au overlayer on
Si(111) surfaces",
M.Murayama, T.Nakayama and A.Natori, Appl.Surf.Sci. 159-160 (2000) 45
- "Ordering dynamics of anisotropic missing dimer clusters on
Si(001) surfaces",
T.Kawabe and A.Natori, Surf.Sci. 462 (2000) 181
- "Electronic structures of sqrt3 x sqrt3-Au/Si(111) surface",
M.Murayama, T.Nakayama, A.Natori, Surf.Sci. 493 (2001) 626
- "Dimer buckling dynamics in the vicinity of missing dimers on
Si(100) surfaces", M.Osanai, H.Yasunaga, and A.Natori, Surf.Sci. 493
(2001) 319
- "Au-Si bonding on Si(111) surfaces",
M.Murayama, T.Nakayama and A.Natori, Jpn.J.Appl.Phys. 40 (2002) 6976
- "In-phase step wandering on vicinal Si(111) surfaces",
A.Natori and N.Suga, Appl.Surf.Sci. 190 (2002) 96
- "Surface-electromigration-induced step structure transition on
Si(111) vicinal surfaces", A.Natori, 日本結晶成長学会誌 29 (2002) 44
- "Dynamics of c(4x2) phase-transition in Si(100) surfaces",
A.Natori, M.Osanai, J.Nakamura and H.Yasunaga, Appl.Surf.Sci. 212/213
(2003) 705
"Band discontinuity at ultrathin SiO2/Si(001) interfaces", M.Watarai,
J.Nakamura, A.Natori, Phys.Rev.B 69(2004)35312
"Atomic scale friction of nanoscale clusters", K.Ohno, J.Nakamura,
A.Natori, J.Vac.Sci.Tech.B 22(2004)2026
"Double-slip mechanism in atomic-scale friction: Tomlinson model at
finite temperatures", J.Nakamura, S.Wakunami, A.Natori, Phys.Rev.B
72(2005)235415