2017 Fiscal Year Annual Research Report
Low temperature oxidation of SiC using catalytic effects of functional oxides
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16K14258
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
浅野 種正 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (50126306)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 炭化シリコン / SiC / 熱酸化 / 触媒酸化 / ゲート酸化 / 酸化物触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代表者らは，ペロブスカイト型結晶構造をもつチタン酸ストロンチウム(STO)の一部をマグネシウムで置換して酸素空孔を生成した材料（STMO)を酸素中で加熱すると，活性酸素が材料から放出され，シリコンや炭化シリコンの酸化を促進できることを見出した．本研究はその酸化機構を解明するとともに，炭化シリコンの低温酸化技術としての工業的発展性を調査することを目的に実施した．チタンのマグネシウム置換量を変えた材料を混合，焼結によって作製して調査した結果，約50％までの置換が可能であり，置換量とともに活性酸素(酸素原子)の放出量が増加すること，また，それにともなってシリコンの酸化増速効果が増大することがわかった．800℃から900℃でのシリコンの酸化に対し，反応律速過程における活性化エネルギーを1.76eVから1.00eVに，拡散律速過程における活性化エネルギーを2.22eVから1.90eVまで低減できることを明らかにした．
炭化シリコン(4H型SiC)についても効果があり，酸化が進行しにくいSi原子面の800℃から900℃での反応律速過程における活性化エネルギーを2.1eVから1.5eVに低減できることがわかった．これは，上記温度近傍において酸化速度を100倍以上に増速できることを意味しており，これまでに報告例の無い低温度領域での酸化が可能であることを示した．電気特性は，通常の酸化方法で1300℃で酸化した場合と同様の特性を示すことがわかった．
工業応用への展開目指した実験を行った結果，酸化の増速効果は1000℃まで昇温すると弱まることがわかった．これはSTMO材料がSTOとMgOに分離し，活性酸素の生成能力が低下するためであると推定した．また，発生した活性酸素の大気圧下における拡散長は数十mmであり，これらを考慮した装置設計が必要である．
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Research Products
(5 results)
