2023 Fiscal Year Annual Research Report
Electromigration for high-temperature interface control
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21K18807
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
川西 咲子 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (80726985)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 炭化ケイ素 / その場観察 / エレクトロマイグレーション / 溶液成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SiC単結晶の溶液成長法は、成長界面が熱平衡状態に近いことから、高品質結晶を得る上での本質的なポテンシャルの高さを有する。そのため、省エネパワーデバイスへの利用が期待されるが、SiCの溶液成長界面では簡単にステップバンチングを生じ、成長界面の荒れが発達しやすい。よって、高品質結晶を得るためには、バンチングを生じさせずに成長を進行させる高度な成長界面の制御技術が必要となる。そこで本研究では、溶液成長法による高品質なSiCのバルク単結晶の育成に向け、高温界面エレクトロマイグレーション(EM)によるステップバンチングの解消の可能性を調査することを目的とした。
本研究では、光学顕微鏡を用いた高温固液界面のその場観察によりEMの効果を検討することを計画した。EMの効果解明への初期検討として、EM効果無しでのSiC/Si系溶融合金間のその場観察を実施した。SiC基板を溶融Si系合金と接触させ、SiCが溶融合金中に溶解し平衡状態に近づく過程のその場観察を行い、SiC基板の面極性およびn型ドーパントである窒素濃度の影響を調査した。その結果、転位を起点とする局所溶解の進行が確認され、それに伴うステップ構造の発達には上述した両因子が大きく寄与することが明らかになった。一連の溶解挙動は、KOHエッチングによる転位評価時のSiC結晶の転位ピット形成の挙動と類似しており、その理由の考察も行った。加えて、溶解ピットの三次元形状の炭素未飽和度依存性より、BCF理論に従った溶解であることを明らかにした。これらの評価をもって、ステップ形状の形成に及ぼすSiC結晶の諸因子の寄与を明らかにした。一方、技術的課題によりEM効果有での高温その場観察には至らなかったことから、計画を変更してSiC基板上でのSi系溶融合金の濡れ性の評価を進めた。EM効果の有無による界面への影響について、今後更なる評価を進める予定である。
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