| 研究課題/領域番号 |
19H02491
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分26060:金属生産および資源生産関連
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
|---|
研究代表者 |
稲富 裕光 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (50249934)
|
|---|
| 研究分担者 |
鵜殿 治彦 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (10282279)
岡野 泰則 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (90204007)
VELU NIRMALKUMAR 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 宇宙航空プロジェクト研究員 (60804482)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
|
|---|
| キーワード | InGaSb結晶 / 外力場印加 / その場観察 / 試料の詳細分析 / 数値シミュレーション / ３次元分析 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
混晶半導体InxGa1-xSb結晶はその組成比を変えることで構造や電気的・光学的特性を制御出来るため、赤外線素子および高速電子素子素用基板材料として期待されている。しかし、それらの均一組成・低欠陥のバルク単結晶の育成が課題である。結晶の高品質化のために無対流条件が最適であるとして宇宙実験が実施されたが、多結晶化を抑制できないという新たな課題が判明した。そこで本研究は、強磁場と電場の複合印加による溶融帯中の対流と温度勾配を同時制御することで、従来に比べ結晶の特性が格段に向上した高品質In0.11Ga0.89Sbバルク結晶の育成を地上で実現し、他の混晶半導体結晶成長への適用を検討する。
|
| 研究成果の概要 |
InGaSb結晶を対象として、A) 外力場印加による結晶育成、 B) 半導体結晶成長過程のその場観察、C) 宇宙実験および地上実験で得た試料の詳細分析、D) 結晶成長過程の大規模数値シミュレーションの連携により、高品質結晶の育成方法を検討した。その結果、以下の成果を得た。(1)強磁場印加により温度勾配徐冷法を高度化、(2)III-V族半導体の中で最高の熱電性能指数を達成、(3)InSb融液中のGaSbの拡散係数の濃度依存性を発見、(4) 数値計算と最適化戦略の適用による結晶高品質化の可能性を示唆。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
宇宙実験および地上実験の試料の分析、大規模数値計算、外力場印加による結晶成長条件の制御によって、従来では困難とされてきた高品質InGaSb結晶の育成を地上で実現する道筋を作った。この技術開発は、熱光起電システムを中心とした再生エネルギー利用に資する新たなデバイス製造技術の促進に貢献する。また、半導体融液における拡散係数の濃度依存性の発見は、その分子レベルでの物理的な説明の可能性を探るという新たな学術的課題を提供した。そして、適応制御の方策は、他の結晶成長プロセスの連続的かつ迅速な最適化に大きな可能性を持つことを示した。
|
