パルス大電流印加が共有結合性半導体結晶のパイエルスポテンシャルに及ぼす影響

• 研究課題/領域番号: 16H04535
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 九州大学 (2018); 京都大学 (2016-2017)
• 研究代表者: 森下 浩平 九州大学, 工学研究院, 准教授 (00511875)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
• キーワード: パルス電流 / 共有結合性半導体結晶 / パイエルスポテンシャル / パルス大電流 / パルス通電 / 変形

研究成果の概要

本研究では，「パルス大電流印加が共有結合性半導体結晶のパイエルスポテンシャルに及ぼす影響」を解明することを最終目的とし，室温で容易にへき開破壊するシリコン単結晶を対象とし，融点の20度以内での高温均熱場での変形よりもパルス電流印加時は容易に変形が可能となることを明らかにした．その変形機構は転位の運動を基本とする従来の高温塑性変形の考え方と同一であることが明らかとなった．一方で，その変形容易性を可能とする因子については明らかにするには至らなかった．

研究成果の学術的意義や社会的意義

共有結合性結晶であるSiの塑性は知られていても，大変形が可能であるという「理解」は従来無く，パルス大電流印加を利用した圧縮成型低温化現象はこれまで知られていなかった．高温場による熱活性化過程に依らない，新たな変形機構の解明には至らなかったものの，パルス通電下において従来同様の機構で変形を議論できる意義は大きい．また，本研究の成果は，現在高コストが問題となっている赤外～テラヘルツ周波数帯用のSi，Geを用いた集光窓材の大量生産やレンズアレイの作製が，成型温度低温化により超鋼金型を用いたガラス成型装置設備を用いて可能となることを示唆しており，学術領域のみならず，産業面でも波及効果が期待できる．