2003 Fiscal Year Annual Research Report
飽和溶融帯移動法による均一組成SiGeバルク結晶成長
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15560015
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
足立 聡 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, (NASDA)・ISS科学プロジェクト室, 副主任研究員 (80358746)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
依田 眞一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構(NASDA), 宇宙環境利用科学研究系, 教授 (00344276)
木下 恭一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構(NASDA), ISS科学プロジェクト室, 主任研究員 (10358749)
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| Keywords | 飽和溶融帯移動法 / SiGe / 拡散係数推定 / 温度勾配推定 / 数値シミュレーション / 均一組成 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、飽和溶融帯移動法[1]をSi_<1-x>Ge_xに適用することにより、(1)飽和溶融帯移動法がIII-V族だけでなくIV-IV族にも適用可能な普遍的な均一組成結晶成長法であることを明らかにすること
(2)高性能半導体材料として近年注目を集めているIV-IV族のSiGeの均一組成バルク単結晶を得ることである。本年度は、直径2mmのSiGe試料を用いた実験を行った。組成としては今年度はSi_<0.5>Ga_<0.5>5を選択した。
まず試料移動を伴わない自発凝固実験を実施した。この実験結果と数値シミュレーション結果とを比較することにより拡散係数を推定した。その結果、9〜9.5×10^<-5>cm^2/sの結果を得た。また、溶融帯内部の成長界面における温度勾配としては13〜15K/cmが得られた。
次に、得られた拡散係数と温度勾配を用いて、試料移動速度を見積もった。その結果、移動速度は0.18〜0.22mm/hr(0.2mm/hr±10%)となった。実験では、0.1936〜0.2574mm/hrの試料移動速度で結晶成長を行ったところ、組成変動が±0.02以内のほぼ均一な組成の結晶を得ることができた。即ち、見積もった移動速度を用いれば、均一組成結晶を得ることができることが確認できた。但し、多くの実験で、溶融帯内で組成的過冷却によるものと推定される固相の析出が認められた。溶融帯内で析出が生じると、軸方向の温度分布が変化する結果、事前に見積もった自発凝固速度と実際の凝固速度との差異が増大する。このため、飽和溶融帯移動法が普遍的であることを明確に示すために、次年度では溶融帯内での析出を抑制した実験を行うよう実験条件の改良を図る。
[1]K.Kinoshita et al.,J.Cryst.Growth,225(2001)59.
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