| 研究課題/領域番号 |
21K18807
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 京都大学 (2023)
東北大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
川西 咲子 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (80726985)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | シリコンカーバイド / その場観察 / 溶液成長 / ステップバンチング / エレクトロマイグレーション / 炭化ケイ素 / 高温界面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
世界最高品質のSiC単結晶は2000℃での溶液成長法で育成されたものであるが、高度な制御技術なしでは、成長界面ではステップバンチングを生じ、界面の荒れを誘発する。そこで本研究では『高温界面エレクトロマイグレーション(EMと称す)』を追求し、バンチングへの作用を明らかにする。EMは通電により電子が金属と運動量を交換し金属を動かす現象であり、溶液成長では溶質のバルク拡散の速度を向上させる。一方、溶液成長時のバンチングの解消に繋がりうる界面拡散への影響は未解明である。そこで、申請者が開発したその場観察法を発展させ、高温界面におけるステップのナノ構造を捉えることで、界面EM効果の解明に挑む。
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| 研究成果の概要 |
SiCの溶液成長は高品質なSiCバルク単結晶の育成法として期待されるものの、成長過程で容易に生じるステップバンチングにより、成長界面の荒れを生じやすい。そこで本研究では、SiC/溶液間界面のその場観察により、高温界面でのステップ挙動を解明するとともに、電流印加によりステップバンチングの発達が抑制可能かを明らかにすることを目的とした。SiCが溶融合金中に溶解し平衡状態に近づく過程のその場観察を1500Kで行い、溶解挙動に影響する因子を示すとともに、SiCの溶解機構をBCF理論により説明した。一方、技術的課題により高温その場観察による電流印加の効果の解明には至らなかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
SiCの溶液成長では、成長開始の前に種結晶SiC表面の歪層を除去するために、メルトバックと呼ばれるSiC表面の溶解が行われる。これまでメルトバック中に生じる現象は殆ど議論されていないが、本研究でその場観察により確認された局所溶解は、メルトバックの最中にも生じる可能性がある。局所溶解による激しい凹凸が成長前に存在した場合、その後の成長時にバンチングの生成起点となる恐れがある。よって、メルトバックの際には未飽和度を制御し、平滑な界面を維持してSiCを溶解させる必要がある。本研究で目指したエレクトロマイグレーションの効果の解明には至らなかったが、SiC溶液成長プロセスでの重要な知見が得られた。
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