2019 Fiscal Year Research-status Report
新しい欠陥エンジニアリング；双晶欠陥ゼロの3C-SiCへの挑戦
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18K18934
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
川西 咲子 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80726985)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | シリコンカーバイド / 溶液成長 / らせん転位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3C-SiCは高いチャネル移動度を実現できるため、低損失の中耐圧MOSFETへの応用が期待される。しかし、高品質化が有望視される溶液成長では、デバイスキラー欠陥のDPB(Double positioning boundary)が容易に形成されるため、デバイス応用への道は開かれていない。そこで、Si-C対6層から成る周期的なステップを種結晶の表層に構成させDPBの発生を抑制するというアイディアを考案した。6H-SiCに内在する貫通らせん転位を利用した周期ステップ構造を作製し、新しい界面制御法の確立へと展開すべく研究を進めている。
2019年度は、6H-SiC(0001)面上の周期ステップ構造上に3C-SiCを核形成する際の過飽和度の影響を調査した。その結果、過飽和度が高い場合には6H-SiCの周期ステップ構造を反映しない3C-SiCが多く混在し、DPBを多数形成することがわかった。また、その混在割合は、ステップ間隔には大きく影響されないことがわかった。一方、低過飽和度で3C-SiCを核発生させた場合には、6H-SiCのステップ構造を引き継いだ3C-SiCの成長が得られ、DPBの発生を著しく減少できることがわかった。6H-SiCと3C-SiCの界面近傍の断面のHAADF-STEM像を取得した結果、3C-SiCは 6H-SiCの原子配列を継承していることがわかり、核生成の段階から3C-SiCの結晶方位を制御できていることが明らかになった。さらに、核生成の起点を解明すべく実施予定の高温界面のIn-situ界面観察に向け、高温観察に用いる光学顕微鏡に微分干渉機構を追加するとともに、試料の加熱システムを構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
最終目標に掲げている高品質3C-SiCの育成に向け、核生成の際に要求される重要因子を明らかにすることができた。一方、当初予定していた顕微鏡を用いた観察に関しては、装置の改造にとどまったことから、概ね順調と位置付けた。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、高温界面のIn-situ界面観察装置を用いて3C-SiCの核発生に及ぼす諸因子の影響を解明する。3C-SiCの発生のオペランド分析のため、各種ポリタイプのSiCの光学特性の高温特性を測定する。さらに、高温観察を通じて3C-SiCの核生成の際の溶液組成および温度の影響を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
今年度計画していた顕微鏡の改造等に必要な物品等を購入し、ほぼ予定どおりの支出であった。一部、当初の予定より安価に入手できた物品があったため、僅かではあるが、次年度の使用額が生じた。2020年度の実験に用いる種結晶等の購入に充てる予定である。
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