2018 Fiscal Year Annual Research Report
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17H01336
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
藤原 航三 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (70332517)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 健作 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40634564)
森戸 春彦 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80463800)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 融液成長 / 固液界面 / その場観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固液界面近傍の温度場を非接触で測定可能な融液成長過程のその場観察装置を用いて、金属、半導体、化合物の融液成長に関する研究を行い以下の成果が得られた。
1）Siの融液成長メカニズム：Si多結晶の固液界面観察により、固液界面における小角粒界の形成メカニズム、固液界面における小角粒界と大角粒界の反応、結晶粒界の成長方向に及ぼす粒界グルーブの影響を明らかにした。 2）Sbの固液界面不安定化：半金属であるSbの固液界面不安定化現象の観察に成功し、半導体（Si)や金属（Cu)との比較より、不安定化に及ぼす固体と液体の熱伝導率の影響を明らかにした。 3）Cuの融点における小角粒界エネルギーの測定：Cuの融点における固液界面形状の直接観察から、小角粒界エネルギーを実測することに成功した。 4）SiGe混晶半導体の固液界面不安定化現象の解明：様々な組成のSiGe混晶の融液成長過程のその場観察により、固液界面が平坦な形状からジグザグファセット状へ変化する際の成長速度を実測し、界面不安定化に及ぼす組成的過冷却の影響を明らかにした。 5）GaSbの融液成長メカニズム：化合物半導体であるGaSbの固液界面観察に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初は、半金属（Sb)と金属（Cu）の固液界面不安定化の解明と化合物半導体の固液界面現象の観察実験を開始する予定であり、これらの研究は計画通りの成果が得られた。さらに、Si多結晶の固液界面における小角粒界の形成メカニズムや固液界面における粒界同士の反応など、結晶成長の基礎学問の発展および太陽電池用Si多結晶の高品質化においても極めて重要な知見が得られた。さらに混晶半導体の固形界面不安定化現象における組成的過冷却の影響も実験的に明らかにすることができ、当初予定以上に研究が展開されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで研究は順調に進行しており、引き続き様々な物質の固液界面現象を明らかにしていく。従来あまり研究が行われてこなかった化合物半導体の固液界面現象や金属間化合物の共晶反応の直接観察など、その場観察という独自の手法でしか解明できない現象について積極的に研究を展開していく。
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