Relationship between 2D-nucleation and long crystal growth in solution growth of SiC without molten silicon.

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02637
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: Taishi Toshinori 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (90397307)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 孝臣 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20196835)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 炭化ケイ素（SiC） / 溶液成長 / 金属溶媒 / 接触角 / 平坦成長 / 二次元核形成エネルギー

Outline of Final Research Achievements

In solution growth of SiC by MSSG method with smooth growth interface, contact angles between a SiC substrate and metal solvent, which is related to 2D nucleation growth energy, were directly measured. It was found that contact angles of Al and Co were considerably larger than that of Cr, which is a basic solvent for MSSG growth. Using Al or Co-added Cr solvent, SiC crystal growth with more smooth interface could be grown. According to assist of numerical calculation using CGSim software, we succeeded in SiC crystal growth with 1mm in thickness using Al-added Cr solvent by MSSG method.

Free Research Field

バルク結晶成長

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

SiCの溶液成長は、現在主流の昇華法に比べて、転位などの欠陥が少ない高品質な結晶が育成できると期待されている。溶液成長の主流はTSSG法であり、SiにCrを添加した溶媒を用いることが一般的であるが、成長における溶媒組成の変化により長尺結晶の育成が難しいとされている。
これに対して、本研究で実施したMSSG法は、SiCセラミックスを溶質とし、Siを含まない金属溶媒を用いることが特徴で、成長中の溶媒組成の変化が起こりにくい。そのような方法で、接触感が大きくなる溶媒を用いて、長さ1mmのSiC単結晶が得られたことは、今後のSiC結晶の長尺化につながる、有益な結果が得られたと考えている。