| Project/Area Number |
21H04618
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松永 克志 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334310)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥42,640,000 (Direct Cost: ¥32,800,000、Indirect Cost: ¥9,840,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2022: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Fiscal Year 2021: ¥19,240,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥4,440,000)
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| Keywords | 転位 / 光照射 / 電子構造 |
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| Outline of Research at the Start |
半導体やセラミックスに用いられる無機結晶は、強固な化学結合性故に、室温で強度は高いが脆い性質をもつとされてきた。しかし近年の硫化亜鉛（ZnS）結晶に関する研究により、周囲の光環境が結晶の機械的性質に大きな影響を与えていることが判明した。しかし、同現象がどのような結晶で発現するのかについては、未だ明らかになっていない。本研究では、ZnSと同じ閃亜鉛鉱構造を持つ化合物半導体結晶を対象とし、光硬化現象のメカニズムと重要因子を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
閃亜鉛型結晶構造を有するII-VI族化合物半導体結晶である硫化亜鉛（ZnS）単結晶は、通常の白色光下では数％の塑性歪みを示したのち急激な破壊を示す（光硬化現象）のに対し、暗室下では10倍以上の塑性歪みを示す。この申請者らの成果により、従来から脆いと考えられてきた無機結晶であっても、光環境を変えることで、機械的性質を大きく制御できる可能性が広がったといえる。しかし、ZnSの光硬化現象の起源である転位量子構造はZnSに特有なものなのか、他のII-VI族、III-V族化合物半導体では起こりうるのか、については判然としていない。そこで前年度まではZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe（II-VI族）半導体結晶について、第一原理計算によるすべり転位の電子・原子レベル構造解析を系統的に行った。これに加え、本年度はIII-V族でZnSと同じ結晶構造を有するGaPを主な研究対象とし、すべり転位の最安定原子配列やそれに及ぼす過剰キャリアの影響を検討した。その結果、GaP中のすべり転位は基底状態で再構成構造が最安定となることが明らかとなった。その理由は、転位コアの低配位数状態の原子は、ダングリングボンドを持つためである。また過剰キャリアの存在下では未再構成構造へと構造変化が生じた。これらの結果は、II-VI族半導体結晶の場合とは正反対の結果である。光照射に対するGaP結晶の塑性変形能に関する明確な実験報告はないが、インデンテーション実験とエッチピット観察による転位速度向上を示唆する実験結果とは良く対応していた。「転位量子構造」が、半導体結晶の光照射効果による硬化もしくは軟化を決定づける重要因子であることを強く支持する結果と考えられる
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(6 results)
