| 研究課題/領域番号 |
20H02633
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
安達 正芳 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (90598913)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
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| キーワード | 液相成長法 / 窒化アルミニウム / 結晶成長 / 液相成長 / バルク結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では，次世代パワーデバイス等の材料として期待される窒化アルミニウム(AlN)のバルク単結晶の液相成長法の研究・開発を行う．本研究課題では，液相成長のフラックスとしてNi-Al合金を用いる．Niをフラックスとして用いることで，液相中におけるAlの活量が低下するため，高温でも安定的にAlを保持することができる．また，1800から2200 K程度の温度で平衡に近い状態でAlN生成反応の駆動力を制御できる．本研究課題では，AlN成長炉を作製してAlNの成長実験を行うとともに，熱流動解析に必要なフラックスの融液熱物性値を測定し，実験とシミュレーションの2つのアプローチから本手法の開発を進める．
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| 研究成果の概要 |
現代社会において電力エネルギーの消費は増大の一途をたどっており、その輸送過程での電力変換技術を担うワイドギャップパワーデバイスが非常の重要となっている。AlN単結晶は広いバンドギャップエネルギーと大きい絶縁破壊電界を有することからSiCやGaNを超えるポテンシャルを持つ材料として期待されているが、低コストでの量産技術が確立していない。本研究課題では、低コストで量産技術となり得る手法の開発を目指し、Ni-Alを用いた新しいAlN液相成長法の開発を行う。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題により、Ni-Alを用いた新しいAlN単結晶の液相成長法が開発された。本研究課題での系統的な実験により、各成長条件が成長したAlN結晶に及ぼす影響が調査され、Ni-AlフラックスからのAlNの成長挙動を明らかにすることができた。これら一連の成果を元に、今後本手法の大型化を目指した研究を継続し、本手法の実用化を目指した研究を展開していく。
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