2020 Fiscal Year Annual Research Report
速度論的表面エネルギーを考慮したSiC多形制御結晶成長プロセス
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18H01891
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
西澤 伸一 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (40267414)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柿本 浩一 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (90291509)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 炭化ケイ素 / 表面 / 多形 / エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SiC単結晶の各種多形に関して，DFT法により，バルクエネルギー，各結晶表面での静的表面エネルギー，ドーパントを考慮した場合の速度論的表面吸着エネルギーを定量的に解析した。
4H-SiCを安定に成長させるためには，C終端面にて，Nドープを行うことで，最表面吸着層は4層周期構造を維持することでエネルギー安定化を満たすことが分かった。これは，ｎ型4H-SiCの安定成長条件につながる。一方で，Alドープを行った場合，ｐ型4H-SiCの安定成長条件に通じるが，C終端面，およびSi終端面ともに4層周期構造ではなく，6層周期構造でエネルギー安定化が満たされることが分かった。
なお，ドーパントを考慮しない清浄系では，C終端面，Si終端面ともに，6層周期構造でエネルギー安定化が満たされることが分かった。
結果，4H-SiCを安定に成長させる条件としては，C終端面，Nドープ条件が唯一である。一方で，実際の昇華法によるSiC結晶成長条件の気相と表面の関係を過飽和度と表面エネルギーで解析した結果，成長速度を大きくするために高温・低圧環境にすると，6Hと4Hの形成エネルギー差が小さくなり，多形の不安定化が起こりえることが分かった。
総合的には，現状では，4H-SiC成長は，C終端面を成長表面とし，Nドープを行いながら，低温・高圧で低速成長させることが，唯一の安定条件となっている。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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