2013 Fiscal Year Annual Research Report
省エネ用半導体の実現に向けたマクロ・ナノ統合結晶成長法の構築
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24360012
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
柿本 浩一 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (90291509)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西澤 伸一 独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 研究グループ長 (40267414)
中野 智 九州大学, 応用力学研究所, 技術専門職員 (80423557)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | シリコンカーバイド / 昇華法 / 転位 / 残留応力 |
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| Research Abstract |
本年度は、昇華法によるSiCバルク単結晶の結晶欠陥、特に転位に焦点を当てSiCバルク単結晶の結晶成長特性について検討を行った。今年度新たに開発した計算コードは、結晶中に発生する応力と転位密度を3次元で解析することが可能なコード開発を行い、これを用いることにより、以下のように結晶欠陥の結晶成長依存性について世界で初めて解析することに成功した。
本研究では、SiC昇華法に特化して本研究室ですべて開発した多相流解析コードを用いて、温度、流速、化学種の輸送、そして残留応力と転位密度に関する解析を行っている。成長中と成長後の結晶中の転位密度と残留応力分布を解析するのに必要な応力―変形曲線の実験結果から、A-Hモデルを用いるためのパラメータの抽出を行った。これをもとに、これをもとに結晶成長中と冷却中における残留応力と転位密度の定量解析が世界で最初に可能となった。この否定しょう数値解析結果をもとに、SiC結晶成長中の温度制御や冷却過程における温度制御について、最適化を行った。この結果、SiC結晶成長中に関しては、低温度における結晶成長が低転位化には有利であることがわかった。これは、転移の運動がアレニウスタイプの活性化糧によるものである。さらに、SiC結晶の冷却過程においては、成長温度から1000度までは徐冷がよく、1000度近傍では積層欠陥の導入を抑制するために急速な冷却が必要であることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
転位解析の高速解析アルゴリズムの開発に成功したために、結晶育成長のみならず、結晶冷却中における転位密度と残留応力の解析が可能となったためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、最終年度であるために結晶多形安定性のもうひとつの決定要因である表面拡散を考慮したファセット形成に関する解析手法の確立と、実際の結晶成長炉内で生じているマクロな現象を結合した新しい解析手法の確立を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度と26年度の予算を合算して使用したほうが、まとまった予算の執行ができるために有効であるため。
計算機のハードデイスク等の購入を行う予定である。
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