2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of calculation method for physical properties based on the possible atomic configurations and its application to the IV group semiconductor materials
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16K04950
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| Research Institution | Okayama Prefectural University |
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Principal Investigator |
末岡 浩治 岡山県立大学, 情報工学部, 教授 (30364095)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 秀和 千葉工業大学, 工学部, 教授 (00581141)
中塚 理 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334998)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | 第一原理計算 / 原子配置 / シリコン単結晶 / IV族半導体 / 太陽電池 / パワーデバイス用シリコン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の全体的な構想は，ダイヤモンド構造を有する結晶において実現する原子配置と材料物性値を計算により求める手法を開発し，この計算手法を適用することにより，現代の電子デバイスの主流材料であるSi結晶を中心とするIV族半導体の高品位化に貢献することである．平成30年度は，平成28年度に作成した「置換位置と格子間位置の両方を考慮した，独立な原子配置と各配置における等価な配置数を算出するプログラム」を用い，(1)CZ-Si結晶成長中の点欠陥制御と(2)パワーデバイス用Si結晶中のライフタイム制御欠陥の劣化機構を研究対象とした．(1)においては，ドーパント（B，C，Sn，P，As）と酸素を含む大口径CZ-Si結晶中の点欠陥濃度分布を予測可能にすること，(2)においては，IGBT用CZ-Si結晶中に導入されたライフタイム制御欠陥について構造変化をもたらす因子を解明することを目的とした．得られた主要な結果は以下の通りである．
(1) Si結晶成長中の点欠陥挙動について，格子間Si原子（I）と原子空孔（V）の熱平衡濃度に与えるドーパントと酸素の影響，さらに熱応力の影響を第一原理計算により定量的に求めた．さらに得られた結果をパラメータ化して数値計算シミュレータにインストールすることにより，成長中のCZ-Si結晶における点欠陥濃度分布の可視化を実現した．
(2) IGBT用CZ-Si結晶中に導入されたライフタイム制御欠陥（V-Vペア，V-Pペア）について，構造変化をもたらす因子が格子間炭素および格子間炭素・格子間酸素複合体であることを初めて明らかにした．
本研究成果に関し数件の論文発表を行うとともに，米国電気化学会において招待講演を行った．
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