| 研究課題/領域番号 |
19H00820
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
吉川 健 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90435933)
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| 研究分担者 |
柴田 千尋 法政大学, 理工学部, 准教授 (00633299)
竹島 由里子 東京工科大学, メディア学部, 教授 (20313398)
三浦 均 名古屋市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (50507910)
川西 咲子 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80726985)
三谷 武志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (90586306)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2020年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2019年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円)
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| キーワード | 高温溶液成長 / 界面その場観察 / シリコンカーバイド / ステップエネルギー / カイネティック係数 / カイネティクス係数 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
溶融合金を溶媒に利用した高温溶液成長法では、溶液組成により界面のステップ構造が大きく相違することが知られ、溶液中の結晶のステップのエネルギーとステップ成長のカ
イネティック係数の溶液組成の依存性の解明が、高温溶液成長法の発展の鍵である。
本研究では、高温成長界面その場観察技術を画像自動分析法と連成し、1nmの単位胞ステップの動的挙動を観察可能とするその場観測技術を確立する。次いでらせん成長と微傾斜基板上ステップ成長の直接観察によりステップエネルギーとカイネティック係数の測定を行う。さらにステップの物性の系統的データから、統計的機械学習手法の支援下で、ステップの物性の熱力学的推算モデルの立式に挑む。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、単結晶の高温溶液成長時の結晶成長界面のステップ構造の科学的な理解と制御を可能とすべく、高温界面形状の定量的な観測手法を確立し、SiC結晶の溶液中のステップ物性を明らかにすることを目的とした。
観察系の最適化と画像解析手法を検討することで、結晶厚みのサブミクロンの変化を定量的に評価するプログラムを確立し、観察結晶の溶媒中の溶解度が100ppm以下の微小の場合でも、その溶解度を従来の計測手法に比べてより精確に計測することを可能とした。加えて、ステップ物性を評価するうえでより好適な拡散支配型の結晶成長環境を構築した。そのうえでSi-Cr系を中心として複数の溶媒系でのステップ物性を評価した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高温溶液成長法は、SiCや窒化物材料の従来法と異なる結晶育成技術として注目を集める。気相成長法や融液成長法とは異なる界面成長機構が存在し、溶液組成と関連した成長が進行する。本研究で、界面をより高精度に観察解析する技術を構築したこと、また拡散支配型の結晶成長環境を構築することで、界面物性を評価する技術を確立したことは高温界面科学の未知の部分の評価につながるとともに、結晶成長の制御手法の確立につながる。
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