2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of simulator of crystal growth based on multi-physics
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16H03859
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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) |
西澤 伸一 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (40267414)
中野 智 九州大学, 応用力学研究所, 技術班長 (80423557)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 結晶成長 / シミュレーション / マルチフィジックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
過去40 年以上にわたって昇華法による結晶育成法等の常識として踏襲されてきた巨視的な操作パラメータである「温度と圧力のみの組み合わせを変化させた結晶成長条件の最適化」の発想を大きく転換し、種々の研究分野を統合したマルチレベルフィジックスに基づいて、(1) 結晶原料の結晶育成炉内における輸送現象を定量的に解析し、炉内ガス対流制御により、従来では全く考慮されていなかった結晶の化学量論的組成制御を可能にした。(2)不純物添加と結晶方位により表面エネルギーを制御して結晶成長の過飽和度を制御し、昇華法で生じる結晶多形の問題を解決した。また、(3)転位等の結晶欠陥分布の予測と制御に関しては、結晶欠陥伝播のモデルを構築し転位発生抑制による安定した高品質単結晶の成長方法を提案した。本研究では、高品質SiC単結晶の実現には、従来技術では実現できなかった結晶成長表面エネルギーの制御により、結晶多形の問題に関して安定した成長を可能とし、結晶全領域において化学量論的組成が一定な結晶育成法の確立を行った。さらに、転位等の結晶欠陥の伝播の制御を可能とした。特にパワーデバイス用半導体製造科学技術の新たな展開が望まれており、このような研究動向の中で従来の「温度と圧力の組み合わせを変化させた結晶成長条件の最適化」のみでは、問題点解決策の提示は不可能であったが、本研究では、マルチレベルフィジックスシミュレーションを構築し、表面エネルギー制御法を用いた「化学量論的組成、結晶多形および結晶欠陥の制御可能な新規結晶成長法」を提案解析し、検証を行った。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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