2013 Fiscal Year Annual Research Report
成長界面リアルタイム観察によるシリコンカーバイドの溶液成長ダイナミクスの解明
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24686083
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉川 健 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90435933)
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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 / 溶液成長 / 成長界面 / リアルタイム観察 / バンチング |
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| Research Abstract |
SiC結晶－溶液間界面のリアルタイム観察に関して、H25年度は以下を実施した。
1. SiC結晶のメルトバック挙動の調査
SiC結晶は極性面の相違により化学的安定性が異なることが知られている。そのため種々の4H-SiC結晶のFe-Si合金へのメルトバック挙動の相違を調査した。その結果、溶解速度が大きい場合に転位を起点として局所的な溶解が進行することと、C面に比べてSi面にて局所溶解が著しくなることが分かった。加えて結晶のドーピングレベルによっても溶解挙動が相違することを明らかにした。
2. SiC結晶の溶液成長挙動の調査
まず溶液に対流を付加した条件下での成長界面の観察を行うために、溶液保持ステージの回転機構を付設した。その後、1400～1500℃にてFe-Si合金からの4H-SiC結晶上への初期ホモ成長挙動の調査を行った。オン基板を4H-SiC結晶を用いた場合には、成長開始直後にいくつもの起点よりスパイラル成長が進行する様子を捉えるとともに、成長の進行に伴い、スパイラル成長部周囲でバンチングが進行してステップフロー成長が生じることと、スパイラルドメイン同士が干渉することを確かめた。またスパイラルドメインの干渉時に片側のドメインが停止する条件を定性的に見出した。また光学系を調整することにより、本観察システムで2nmの高さのスパイラルステップの可視化に成功している。今後スパイラル成長とその周囲のステップがバンチングする挙動を調査し、バンチングステップの形成機構と影響因子を解明する必要がある。
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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
観察システムの改良を完了し、高精度の高温成長界面観察システムを構築した。これを用いて高温下での種々の界面現象の解明に成功し、新規の知見を多数得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
長時間の安定した結晶成長を得るためにはバンチングステップの形成機構の解明する必要がある。温度・溶媒組成を種々変化させて異なる過飽和度や、成長環境の不均質性とバンチングの相関性を明らかにすることで、上記機構の解明を図る。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初計画した研磨機より少額の研磨機を購入した。また、高温界面観察を、定常的に行うため、1500℃以下の低温での実験を中心に行い、高温対応へと加熱装置の改修を行わなかった。また低温の実験であったため、炉内備品等の損耗が少なくなっている。加えて、装置の整備に時間を要したために研究員の雇用開始が遅れた。
以上、主に低温での実験を行ったために、本年度は当初予定より研究費使用額が少なくなっている。
次年度開始とともに速やかに高温対応へと加熱設備の改修を行い、大型結晶の育成条件に近いより高温での観察実験を進める。加えて研究の進行を加速するために研究補助員を雇用する。
以上、高温での実験をより迅速に進めるために、次年度使用額相当の研究費を使用する予定である。
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