2017 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of step structure formation on the solution growth interface of SiC by direct interface observation and molecular dynamics simulation
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15H04166
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉川 健 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90435933)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川西 咲子 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80726985)
澁田 靖 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90401124)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | SiC / 溶液成長 / 界面観察 / 分子動力学法 / ステップ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SiCの高温成長界面観察と分子動力学法シミュレーションを駆使して、SiCの溶液成長界面におけるステップ構造の決定機構を解明するため、以下の検討を行った。
(1)SiC溶液成長界面のモフォロジーに及ぼす溶媒成分の影響の調査
前年度までに確立した手法により純SiやFe-SI系合金を溶媒に用いた4H-SiCの成長界面観察を行い、各溶媒系での界面のステップ構造の形成過程の相違の定性的比較を行った。溶媒系ごとの、ステップの安定性およびその蛇行挙動の特徴と、1％未満の添加成分によりステップのバンチング挙動が相違することを示した。
また比較的過飽和度の小さい成長条件ではスパイラル丘が成長を牽引する挙動が見られたことから着想を得て、年度後半には溶媒系ごとのステップエネルギーの定量的比較を行った。溶液厚みを0.3-1mmに制御可能なホルダーを製作し、成長界面の観察を行った。界面で形成するスパイラル丘の傾斜角と、過飽和度の推定値からステップエネルギーを求めたところ、各溶媒系のステップのバンチング挙動を説明する結果を得た。ただし、溶液膜上下の温度差の評価は困難であったために、ステップエネルギーの値の定量値の導出には至らず、今後の課題とする。
(2)分子動力学法シミュレーションによるSiC/溶液界面構造解析
分子動力学計算により、Si-C溶液と種々の結晶面の3C, 4H, 6H-SiC結晶を接触して熱処理を行い、各結晶面における界面成長挙動を調査した。各結晶の最密面(3C{111}, 4H{0001}, 6H{0001})では他の結晶面より成長速度が小さく、層状成長が進行した。他の結晶面ではラフ界面を形成し、基底面より高速で成長した。4H-SiCの凹界面形状溶液成長においてこれまで提案してきた結晶面外周に(1-10-2)が形成し付着成長を継続することで多形継承が得られるという仮説を裏付ける結果が得られた。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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