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超重力場を用いた新しい半導体制御方法

研究課題

研究課題/領域番号 17656006
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関熊本大学

研究代表者

真下 茂  熊本大学, 衝撃・極限環境研究センター, 助教授 (90128314)

研究分担者 岡安 悟  日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (50354824)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2006年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2005年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワード超重力場 / 半導体 / 原子の沈降 / 不純物 / 不定比化合物 / 組成制御 / 電子物性
研究概要

100万Gレベルの強い重力場(超重力場)では、熱エネルギーに匹敵する一次元の外力により固体中でも原子の沈降が実現し、ナノスケールの傾斜構造形成や強制固溶、分解、分子・基の配列・配向などが期待できる。我々は100万Gレベルの超重力場を高温で発生できる装置を開発し、低融点の合金や半導体で置換型溶質原子の沈降を世界で初めて実現した。本研究はこの超重力場を用いて半導体の結晶性、不純物、界面構造などを制御する新しい半導体制御方法を開発しようとするものである。平成17年度は、Bi-Sb,Se-Te固溶体で100万Gまでの超重力場実験を行い、再結晶温度以上の温度で結晶が数10μm以下に微細化することを見出した。Bi-Sb系では、微細化は10時間以下でも、15万G以下の比較的低い重力場でも起こることがわかった。熱電能や光電効果では結晶の微細化が効果が指摘されており、機能の向上が期待される成果である。Bi_3Pb_7金属間化合物では、1mm以下の薄板状の試料を用いると、低重力領域でBi相が析出し、中央の2層は組成が傾斜した非平衡な層を持つ4つの層状構造を形成した。顕微SQUID観察によって、第2層で合金でありながら第1種的な超伝導特性が示唆された。平成18年度にSpring8とTEM観察によってこの層がナノスケールの異方的な結晶構造から成っていることがわかった。平成18年度は、Bi-Sb系で、微細化が起こる重力場より弱い重力場で、mmスケールの長い結晶成長が観察された。また、超重力場による不純物制御の可能性を狙って、InSb結晶にGeなどを蒸着して超重力場実験を行った結果、Geではアニール試料より10μm以上の深さまで4倍程度濃度が大きくなっており、重力場の効果を確かめることができた。超重力場を用いた新しい不純物制御方法として期待される。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Crystal-grain refinement of materials under an ultra-strong gravitational field2007

    • 著者名/発表者名
      真下 茂, 他
    • 雑誌名

      Advanced Materials Research 15-17

      ページ: 639-642

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Vortex imaging in Tl-based superconductors with a scanning SQUID microscope2006

    • 著者名/発表者名
      真下 茂, 他
    • 雑誌名

      Physica C 445-448

      ページ: 245-245

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of atomic-scale graded structure in Se-Te semiconductor under strong gravitational field

    • 著者名/発表者名
      真下 茂, 他
    • 雑誌名

      Journal of Applied. Physics (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [産業財産権] 高性能材料の製造方法2005

    • 発明者名
      真下茂, 他
    • 権利者名
      熊本大学, 他
    • 産業財産権番号
      2005-024634
    • 出願年月日
      2005
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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