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SiC薄膜成長過程のマルチスケール転位動力学の開発と底面-貫通転位変換過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K05967
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東京大学

研究代表者

泉 聡志  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30322069)

研究分担者 波田野 明日可  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (20707202)
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 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード分子動力学 / 4H-SiC / 転位 / ナノマイクロ材料力学
研究成果の概要

4H-SiCは先端パワーデバイスの材料として期待されている。本論文では、らせん型基底面転位(BPD)から貫通らせん転位(TED)への変換プロセスを反応経路解析により明らかにした。部分転位対の収縮は表面近くで起こりやすく、表面がSi面のほうが起こりやすいことがわかった。また、BPDの交差すべりは表面近傍で起こりやすく、Si面のほうが起こりやすいことがわかった。加えて、交差すべりの抑制プロセスが、グライドセット面からシャフルーグライド混合タイプへの遷移過程であることがわかった。分子動力学シミュレーションにより、オフ角を設定した基板中のBPD-TED変換が低温でも即座に起こることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、応用物理学会で二回の受賞(第65回応用物理学会 春季学術講演会 講演奨励賞、第78回応用物理学会 秋季学術講演会 PosterAward」)を受けており、学術・産業界において非常にインパクトの高い研究である。それらの成果はJapanese Journal of Applied Physicsに掲載されている。 また、SIPプロジェクト「次世代パワーエレクトロニクス」のメンバの中でも情報収集され、企業や研究所のメンバと議論を行った。今後、SiCパワーデバイスの品質改善に応用されていく予定である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Charge-Transfer Interatomic Potential for Investigation of the Thermal-Oxidation Growth Process of Silicon2016

    • 著者名/発表者名
      S. Takamoto, T. Kumagai, T. Yamasaki, T. Ohno, C. kaneta, A. Hatano, and S. Izumi
    • 雑誌名

      J. Applied Physics

      巻: 120 号: 16 ページ: 165109-165109

    • DOI

      10.1063/1.4965863

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 4H-SiCにおける基底面らせん転位の貫通刃状転位への変換現象に関する反応経路解析2018

    • 著者名/発表者名
      田村陽平,榊間大輝, 波田野明日可,泉聡志
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 4H-SiCにおける基底面部分転位の貫通刃状転位への変換現象に関する反応経路解析2018

    • 著者名/発表者名
      田村 陽平,榊間 大輝, 波田野 明日可,泉 聡志
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 転位動力学シミュレーションに基づく4H-SiCの積層欠陥形状形成の再現2017

    • 著者名/発表者名
      榊間輝、波田野明日可、泉聡志、牛流章弘、廣畑賢治
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 4H-SiCにおけるBPD-TED変換の分子動力学解析2017

    • 著者名/発表者名
      田村 陽平,榊間 大輝, 高本 聡,波田野 明日可,泉 聡志
    • 学会等名
      応用物理学会 第78回秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 4H-SiCパワーデバイスの応力解析技術の構築2016

    • 著者名/発表者名
      榊間大輝、村上陽一、泉聡志、牛流章弘、廣畑賢治
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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