| 研究課題/領域番号 |
21H01670
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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26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
深見 一弘 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60452322)
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| 研究分担者 |
北田 敦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30636254)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021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 | 陽極酸化 / シリコンカーバイド / ダイヤモンド / 電析 / 欠陥 / イオン照射 / SiC / 構造材料 / 電子材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高い熱安定性、機械強度、化学安定性を誇るSiCを加工することは極めて難しい。我々はSiCの格子欠陥生成を定量的に制御することにより電気化学活性を著しく向上させ、陽極酸化により表面の加工が可能になることを見出してきた。本研究では結晶の対称性の破れがもたらすと考えられるSiCの活性化について、格子欠陥生成と格子振動励起を突破口として活性化機構の解明を目指す。SiC酸化反応にH2Oが必須であることに着目し、超高濃度水溶液を使い自由水の濃度制御下における表面微細構造形成に取り組む。陽極酸化により作製したポーラスSiCは電析による複合構造材料、SiC上の良質SiO2薄膜は高性能電子材料として展開する。
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| 研究成果の概要 |
シリコンカーバイドやダイヤモンドは物理的にも化学的にも安定であり、表面加工が難しい材料である。本研究では、陽極酸化技術をこれらの材料へ適応するための前処理方法として高エネルギーイオン照射による点欠陥生成や中赤外自由電子レーザー照射による格子振動励起の適応可能性について検討した。シリコンカーバイドの場合、LOとTOの格子振動モードが存在するが、TOモード励起で陽極酸化が促進されることを明らかにした。また、濃厚水溶液を用いることで、均質なSiO2薄膜をSiC表面へ電気化学的に形成できることも分かった。一方、ダイヤモンドの陽極酸化もイオン照射による欠陥形成により促進されることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究ではシリコンカーバイドやダイヤモンドといった次世代半導体として期待される材料の表面加工法を確立した点が最も意義のある結果といえる。Siの表面加工はSiをベースとしたエレクトロニクスの基盤技術であったが、同様の処理をシリコンカーバイドやダイヤモンドに対して行う方法論は未開拓であった。本研究により、格子欠陥の制御や格子振動励起によってこれら難加工材の電気化学反応活性を向上させられることが明らかとなり、今後、この手法を洗練させることで難加工材の新たな表面処理技術として一般化できるものと期待される。
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