2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of quantitative analysis of defects in wide bandgap materials
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15K13351
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
柿本 浩一 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (90291509)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 智 九州大学, 応用力学研究所, 技術専門職員 (80423557)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | SiC / GaN / Al203 / 転位 / 結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本提案では、過去40年以上にわたって解決できなかった高精度結晶欠陥制御、特にデバイス特性に影響を与える転位密度の低減と制御を、転位増殖の実験結果に基づいた3次元非定常転位分布数値解析法の開発と結晶成長炉内熱流束精密制御により、極低転位密度結晶成長が可能な新規結晶成長法の提案と実証を行った。すなわち、SiC、GaN、そしてAl2O3単結晶の転位密度を定量的に予測できるようになった。結晶欠陥の定量予測が可能となったことにより、従来解析が不可能であった結晶内の3次元転位分布の予測が可能になった。
結晶育成炉内における熱流束の高精度解析を行い、結晶成長プロセスと冷却プロセスを考慮した3次元非定常炉内温度分布の解析手法の研究開発を行った。現存の解析コードでは定常温度分布解析のみ可能であったが、超高精度炉内温度分布予測をもとに構築された本解析法を今まで九州大学で開発してきた大規模数値計算シミュレーション数値解析コードへ組み込むことにより、時々刻々と変化する結晶成長炉内の温度分布を含めた解析を可能とするコードの開発を完了した。これにより、結晶成長プロセスと冷却プロセスを計算することが可能となった。さらに、第一原理計算を用いた原子レベルの転位エネルギーをマクロな解析に適用することにより原子レベルとマクロレベルの解析を融合し、新規モデルのパラメータを用いて転位密度分布を予測することが可能な計算コードを構築した。
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