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ファセットデンドライト成長を利用した高品質薄板多結晶シリコンの成長技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21686001
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関東北大学

研究代表者

藤原 航三  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70332517)

研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円)
2011年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2010年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2009年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
キーワードシリコン / 融液成長 / ファセット界面 / 多結晶 / 太陽電池 / ファセットデンドライト
研究概要

本研究では、薄板多結晶シリコンの成長技術を開発するための要素技術として、融液成長過程においてSi多結晶が成長するメカニズムを解明することを目的としている。本技術開発には、融液成長過程において、ファセットデンドライト成長を効果的に発現させることが重要となる。本年度は、昨年度に導入したシリコンの融液成長過程のその場観察装置を用いて実験を行い、Si融液から薄板結晶が成長する過程を直接観察し、特に、ファセットデンドライト成長メカニズムの解明において大きな成果が得られた。
本装置を用いた実験により、Si<110>ファセットデンドライトの成長過程を詳細に観察することができ、その成長メカニズムを解明した(Phys. Rev. B, 81(2010)224106)。これにより、Si<112>ファセットデンドライトとの成長メカニズムの違いが明らかになった。また、ファセットデンドライトの成長速度の理論式を専出し、過冷却度がファセットデンドライトの成長速度に及ぼす影響を理論と実験の両方から明らかにした(Appl. Phys. Lett., 98(2011)012113)。過冷却度が同じ場合、<110>デンドライトの成長速度の方が、<112>デンドライトの成長速度より大きくなることが示された。また、過冷却度の大きさによって、<112>デンドライトと<110>デンドライトの発生割合が変化することが明らかとなった(Cryst. Growth Des., 11(2011)1402)。低過冷却度では<112>デンドライトの発生割合が大きく、高過冷却度では<110>デンドライトの発生割合が大きくなる。これにより、融液成長過程において、どちらか一方のファセットデンドライトのみ発現させるための知見が得られた。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Dependence of Si faceted dendrite growth velocity on undercooling2011

    • 著者名/発表者名
      X.Yang, K.Fujiwara, K.Maeda, J.Noznwa, H.Koizumi, S.Uda
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 98

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependence of Si-faccted dendrite growth orientation on twin spacing and undercooling2011

    • 著者名/発表者名
      X.Yang, K.Fujiwara, K.Maeda, J.Nozawa, H.Koizumi, S.Uda
    • 雑誌名

      Crystal Growth and Design

      巻: 11 ページ: 1402-1410

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth mechanism of the Si <110> faceted dendrite2010

    • 著者名/発表者名
      K.Fujiwara, H.Fukuda, N.Usami, K.Nakajima, S.Uda
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 81

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation mechanism of a faceted interface : In situ observation of the Si(100)crystal-melt interface during crystal growth2009

    • 著者名/発表者名
      M.Tokairin, K.Fujiwara, K.Kutsukake, N.Usami, K.Nakajima
    • 雑誌名

      Physical Review B 80

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth behavior of faceted Si crystals at grain boundary formation2009

    • 著者名/発表者名
      K.Fujiwara, S.Tsumura, M.Tokairin, K.Kutsukake, N.Usami, S.Uda, K.Nakajima
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 312

      ページ: 19-23

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Siの結晶成長界而の形状変化2010

    • 著者名/発表者名
      藤原航三、東海林雅俊、後藤頼良、宇佐美徳隆、沓掛健太朗、中嶋一雄、宇田聡
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2010-09-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Growth meehanism of Si faceted dendrites and its application to the casting method for growing structure-controlled polycrystalline Si ingots2010

    • 著者名/発表者名
      K.Fujiwara, K.Nakajima, K.Kutsukake, N.Usami, S.Uda
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Crystal Growth
    • 発表場所
      北京(中国)
    • 年月日
      2010-08-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Siの一方向成長過程における双晶形成機構およびファセットデンドライト成長機構2009

    • 著者名/発表者名
      藤原航三
    • 学会等名
      第39回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2009-11-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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