2021 Fiscal Year Annual Research Report
高温CVD法による高速SiCバルク結晶成長における転位低減機構解明と限界探求
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20H00356
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| Research Institution | Central Research Institute of Electric Power Industry |
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Principal Investigator |
土田 秀一 一般財団法人電力中央研究所, エネルギートランスフォーメーション研究本部 材料科学研究部門, 副部門長 副研究参事 (60371639)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | SiC / 結晶成長 / 転位 / 熱応力 / X線トポグラフィ / 転位動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) SiCバルク結晶成長: 高温CVD法（ガス法）によって、オフ角度およびオフ方向が異なる種結晶に対して、成長温度2500-2550℃での4H-SiC単結晶成長実験を実施し、それぞれ成長結晶を得た。
(2) 転位評価: 成長速度2.5-3 mm/hで得た4H-SiC単結晶（オフ方向<11-20>、オフ角度4°）より、断面スライス試料を切り出し、放射光X線を用いたセクショントポグラフィ（g=000-4）および透過トポグラフィ（g=000-4）による転位評価を行った。異なる成長量の領域に対してセクショントポグラフィ測定を行うことにより、貫通らせん転位（TSD）および貫通混合転位（TMD）を立体的に観察し、逆向きのｃ方向バーガースベクトルを有するTSD同士もしくはTSDとTMD、TMDとTMDが結晶成長中に合体することでｃ方向バーガースベクトル成分が対消滅していることを確かめた。
(3) 応力解析と転位動力学シミュレーション: バルク結晶成長時に2本のTSDにはたらく転位間相互作用力と熱応力の解析を行い、放射光X線トポグラフィ観察結果との比較から、結晶成長中での逆向きのｃ方向バーガースベクトルを有するTSDの合体が主に転位間相互作用力によるものであるという考察結果を得た。また、ガス法によるSiC結晶成長時の貫通刃状転位（TED）の挙動解析に向けて、TEDのクライム運動を考慮した転位動力学シミュレーションの計算コードを開発し、クライムが起きることでTEDの合体が促進されることを示すシミュレーション結果を得た。
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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
ガス法による高速SiCバルク結晶成長および転位評価、応力解析と転位動力学シミュレーションの項目について、それぞれ当所計画に沿った実施結果が得られており、おおむね順調に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
種結晶のオフ方位とオフ角度および結晶成長速度等をパラメータとして、結晶成長実験ならびに転位評価と転位動力学シミュレーションを行い、それぞれの場合における転位密度の低減度合いの実験値とシミュレーション結果を照合することで、高温CVD法による高速SiCバルク結晶成長における転位低減メカニズムの解明と転位低減の限界見極めを進める。
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