報告書番号

Q05016

タイトル（和文）

第一原理計算によるSiC熱酸化シミュレーション手法の開発

タイトル（英文）

Developement of SiC thermal oxidation simulation by first-principles calculation

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

第一原理計算によりSiO2/SiC界面の界面準位と酸化過程の研究を行った。界面準位の第一原理計算により、界面に炭素クラスタとダングリングボンドが存在する界面モデルではバンドギャップ中のダングリングボンド由来準位だけでなく、伝導帯端および価電子帯端にも界面準位が現れることが明らかになった。これは、Si半導体デバイスの特性低下の原因となり得る。ダングリングボンドを水素終端することによりSiC内における結合のネットワークが一部回復しある程度界面準位は減少する。SiC熱酸化膜の酸化過程をシミュレーションするため、清浄かつ急峻なSiO2/SiC界面のSiO2層中の空隙に酸素分子を追加し、3500Kで第一原理分子動力学計算を行った。酸素分子は界面近傍に到達するとSiO2層中のSi原子と結合、解離し、SiO2層中の酸素原子となる。それにより過剰となった酸素原子により界面のSi原子の部分酸化が生じる。

概要 （英文）

First-principles calculations of the SiO2/4H-SiC and 6H-SiC(0001) interfaces have been performed. We calculated various defect structures, such as, Si dangling bonds, C dangling bonds, carbon clusters, and Si-Si bonds. In the carbon cluster model, interface states appear not only at the conduction band edge but also at the valence band edge. First-principles molecular dynamics simulation was held to study the SiO2/4H-SiC(0001) oxidation process. Oxygen molecules are dissociated and make bonding with Si atom in the SiO2 region. Si atom at the SiC interface is oxidized and moves to SiO2 region.

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