| 研究課題/領域番号 |
22K18306
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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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 | 大阪大学 (2023-2024)
東京大学 (2022) |
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研究代表者 |
吉川 健 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90435933)
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| 研究分担者 |
三浦 均 名古屋市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (50507910)
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) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円)
2024年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2023年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2022年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
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| キーワード | Gibbs-Thomson溶媒 / 結晶成長 / エピタキシー / SiC / Ga2O3 / エピタキシャル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、酸化ガリウムや硫化スズを成長対象結晶として、Gibbs-Thomson効果が創出する超成長場のプロセスサイエンスの解明に取り組み、Gibbs-Thomson溶媒を用いた超速エピタキシーの基礎を確立する。まず①本エピタキシーの超高速を駆動する成長ポテンシャルの定量的な評価、②高速成長に起因する高濃度ドーピング機構の解明、ならびに③混晶系新材料への本技術の応用性検証を行う。
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| 研究実績の概要 |
2024年度はその場干渉観察を利用したGibbs-Thomson溶媒を用いたSiC結晶の溶液成長速度のリアルタイム計測を進め、溶媒組成の依存性の調査を実施した。初期数分での高速成長とそれに続く定速成長を複数の溶媒系で確認し、従来間欠的な成長厚計測から類推された成長挙動を連続的なリアルタイム計測により再現する結果を得たことからGibbs-Thomson溶媒応用の成長機構を決定した。加えて、酸化ガリウムについてGibbs-Thomson溶媒を用いた溶液成長法の検討のために酸化ガリウム―酸化アルミニウムー溶媒系の相平衡関係の調査を行った後に、一部の条件で成膜に成功した。
以上、本研究では以下を達成した。
(1) 特にSiCについてGibbs-Thomson溶媒を用いた溶液成長の成長速度の定量的評価を行うために、その場干渉観察を利用した溶液成長速度のリアルタイム計測法を新規に確立し、初期から後期まで再現性のある成長速度データを取得した。
(2) 溶液中分散微粒子の溶液との溶解・析出と、溶液中拡散の交互連成モデルによる成長速度の数値シミュレーションを達成し、Gibbs-Thomson溶媒を用いた溶液成長速度を概ね再現した。特に初期の高速成長については、初期の微粒子形状の不安定性を考慮した界面エネルギーを導入することで、界面エネルギーと近接場拡散の寄与が大きいことを確かめた。
(3) 混晶化合物への新エピタキシーの応用として酸化ガリウムについてGibbs-Thomoson溶媒応用として、酸化ガリウム基板および酸化アルミニウム上の溶液成長を試み、一部条件において酸化ガリウムー酸化アルミニウム混晶の成膜に成功した。
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