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省エネ用半導体の実現に向けたマクロ・ナノ統合結晶成長法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 24360012
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関九州大学

研究代表者

柿本 浩一  九州大学, 応用力学研究所, 教授 (90291509)

研究分担者 西澤 伸一  独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術部門, 研究グループ長 (40267414)
中野 智  九州大学, 応用力学研究所, 技術専門職員 (80423557)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2014年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2013年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2012年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワード昇華法 / ワイドバンドギャップ / SiC / 結晶成長 / シリコンカーバイド / 転位 / 残留応力 / 結晶性長 / 3次元解析
研究成果の概要

本研究では、電磁場加熱法によるSiCバルク単結晶の昇華法対象として,SiCバルク単結晶の結晶多形の安定性について2次元核生成の観点から不純物添加依存性について検討を行った。本研究で新たに開発したグローバル伝熱解析計算コードは、結晶表面と原料表面における窒素やアルミニウムの不純物添加による表面エネルギーの変化を原子レベルで解析し、これをマクロな総合伝熱解析に用いることにより、結晶多形の結晶成長依存性について世界で初めて解析することに成功した。さらに、今までこんなんとされてきた転位密度分布の3次元解析に関しても、時間依存の解析を行うことにより、定量的な予測が可能となった。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (28件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Dislocation-density-based modeling of the plastic behavior of 4H-SiC single crystals using the Alexander-Haasen model2014

    • 著者名/発表者名
      B. Gao, K.Kakimoto
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 386 ページ: 215-219

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2013.10.023

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study of the effect of doped impurities on polytype stability during PVT growth of SiC using 2D nucleation theory2014

    • 著者名/発表者名
      T. Shiramomo, B. Gao, F. Mercier, S. Nishizawa, S. Nakano, K. Kakimoto
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 385 ページ: 95-99

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2013.03.036

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimization of power control in the reduction of basal plane dislocations during PVT growth of 4H-SiC single crystals2014

    • 著者名/発表者名
      B. Gao, K. Kakimoto
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 392 ページ: 92-97

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2014.02.005

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Modeling of Basal Plane Dislocations in 4H-SiC Single Crystals Grown by the Physical Vapor Transport Method2014

    • 著者名/発表者名
      Bing Gao and Koichi Kakimoto
    • 雑誌名

      Cryst. Growth Des.

      巻: 14 (3) 号: 3 ページ: 1272-1278

    • DOI

      10.1021/cg401789g

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular dynamics simulation of graphene growth by surface decomposition of 6H-SiC(0001).2014

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Iguchi, Takahiro Kawamura, Yasuyuki Suzuki, Masato Inoue, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 53 065601 号: 6 ページ: 1-4

    • DOI

      10.7567/jjap.53.065601

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly efficient and stable implementation of the Alexander-Haasen model for numerical analysis of dislocationin crystalgrowth2013

    • 著者名/発表者名
      B. Gao n, S.Nakano,K.Kakimoto
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 369 ページ: 32-37

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2013.01.039

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the Inclusion of T ransparency on the Thermal Field and Interface Shape in Long-term Sublimation Growth of SiC Crystals2013

    • 著者名/発表者名
      Bing Gao and Koichi Kakimoto
    • 雑誌名

      日本結晶成長学会誌

      巻: Vol.40、No.1 ページ: 20-24

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical investigation of the influence of cooling flux on the generation of dislocations in cylindrical mono-like silicon growth2013

    • 著者名/発表者名
      B. Gao, K. Kakimoto
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 384 ページ: 13-20

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2013.09.002

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between the locations of activated dislocations and the cooling flux direction in monocrystalline-like silicon grown in the [001] and [111] directions2013

    • 著者名/発表者名
      Bing Gao and Koichi Kakimoto
    • 雑誌名

      J. Appl. Cryst.

      巻: Volume 46, Issue 6 号: 6 ページ: 1771-1780

    • DOI

      10.1107/s002188981302517x

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The impact of pressure and temperature on growth rate and layer uniformity in the sublimation growth of AIN crystals2012

    • 著者名/発表者名
      B. Gao, S. Nakano, K. Kakimoto
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 338 号: 1 ページ: 69-74

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2011.11.030

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of growth velocity of SiC growth and by the Physical vapor transport method2012

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kakimoto, Bing Gao, Takuya Shiramomo, Satoshi Nakano and Shin-ichi Nishizawa
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 717-720 ページ: 25-28

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of the velocity of SiC growth by the top seeding method2012

    • 著者名/発表者名
      F. Inui, B. Gao, S. Nakano, K. Kakimoto
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 348 号: 1 ページ: 71-74

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.03.036

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamical analysis of polytype stability during PVT growth of SiC using 2D nucleation theory2012

    • 著者名/発表者名
      T Shiramomo, B. Gao, F. Mercier, S. Nishizawa, S. Nakano Y Kangawa, K. Kakimoto
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 352 号: 1 ページ: 177-180

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.01.023

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 単結晶SiCのナノインデンテーションに関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      松本光弘、原田博文、柿本浩一、閻 紀旺
    • 学会等名
      2015年精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      東洋大学 白山キャンパス
    • 年月日
      2015-03-17 – 2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Crystal growth of atomic scale and macro scale calculations2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kakimoto
    • 学会等名
      DKT-2015
    • 発表場所
      Goethe- Universiat, Frnakfurt am Main, GERMANY
    • 年月日
      2015-03-04 – 2015-03-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SiC crystal growth of electrical and optical devices2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kakimoto
    • 学会等名
      39th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
    • 発表場所
      Daytona Beach Florida, USA
    • 年月日
      2015-01-25 – 2015-01-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 数値解析による結晶成長の定量予測:マクロと原子スケールの融合2014

    • 著者名/発表者名
      柿本 浩一
    • 学会等名
      NCCG-44
    • 発表場所
      学習院創立百周年記念会館
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] SiC表面分解法によるステップ端近傍のグラフェン成長シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      土井優太,井口綾佑,河村貴宏,鈴木泰之,寒川義裕,柿本浩一
    • 学会等名
      NCCG-44
    • 発表場所
      学習院創立百周年記念会館
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 分子動力学法によるらせん転位を含む4H-SiCの歪エネルギー解析2014

    • 著者名/発表者名
      水谷充利,河村貴宏,鈴木泰之,寒川義裕,柿本浩一
    • 学会等名
      NCCG-44
    • 発表場所
      学習院創立百周年記念会館
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 二次元核形成理論を用いたSiC昇華法成長における多形安定性の非定常解析2014

    • 著者名/発表者名
      荒木清道,高冰,中野智,西澤伸一,柿本浩一
    • 学会等名
      NCCG-44
    • 発表場所
      学習院創立百周年記念会館
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 二次元核形成理論を用いたSiC 昇華法成長における多形安定性の非定常解析2014

    • 著者名/発表者名
      荒木清道,高  冰, 中野 智,西澤伸一,柿本浩一
    • 学会等名
      2014年第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] SiC 表面分解法におけるステップ端からのグラフェン成長シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      雨川将大,吉村善徳,河村貴宏,鈴木泰之,寒川義裕,柿本浩一
    • 学会等名
      2014年第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 分子動力学法による4H-SiC のらせん転位解析2014

    • 著者名/発表者名
      水谷充利,河村貴宏, 鈴木泰之,寒川義裕,柿本浩一
    • 学会等名
      2014年第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Crystal Growth of Energy Production and Energy Savin2014

    • 著者名/発表者名
      Koichi KAKIMOTO
    • 学会等名
      IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Unsteady thermodynamical analysis of the polytype stability in PVT growth of SiC using 2D nucleation theory2014

    • 著者名/発表者名
      Seido Araki
    • 学会等名
      6th International Workshop on Crystal Growth Technology
    • 発表場所
      NOVOTEL Am Tiergarten Berlin, Germany
    • 年月日
      2014-06-15 – 2014-06-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Crystal growth of SiC for power devices2014

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kakimoto
    • 学会等名
      CGCT-6
    • 発表場所
      Ramada Plaza, Jeju, KOREA
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Three-dimensional modeling of basal plane dislocations in 4H-SiC2014

    • 著者名/発表者名
      Bing Gao, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto
    • 学会等名
      E-MRS 2014 SPRING MEETING
    • 発表場所
      Congress Center,Lille, France
    • 年月日
      2014-05-27 – 2014-05-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] PVT を用いたSiC 結晶成長における不純物混入解析2014

    • 著者名/発表者名
      柿本浩一,Bing Gao,中野 智,寒川義裕,西澤伸一
    • 学会等名
      第61 回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 物理的気相輸送法を用いた4H-SiC 単結晶成長における基底面転位の3 次元2014

    • 著者名/発表者名
      高  冰,中野 智,柿本浩一
    • 学会等名
      第61 回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PVT 成長法を用いた4H-SiC 単結晶における基底面転位の低減に対するヒーター電力制御の最適化2014

    • 著者名/発表者名
      高  冰,中野 智,柿本浩一
    • 学会等名
      第61 回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SiCバルク結晶成長の現状と将来2013

    • 著者名/発表者名
      柿本浩一、Gao Bing 、白桃拓哉、寨川義裕、西澤伸一
    • 学会等名
      パワーデバイス用シリコンおよび関連半導体材料にする研究会(第3回) 2013年千葉工業大学
    • 発表場所
      千葉工業大学(招待講演)
    • 年月日
      2013-03-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] コンピュータシミュレーションによる多結晶シリコンの凝固過程と格子欠陥分布2013

    • 著者名/発表者名
      柿本浩一
    • 学会等名
      第2回微量元素分析・マッピング技術研究会
    • 発表場所
      静岡理工科大学(招待講演)
    • 年月日
      2013-03-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] コンピュータシミュレーションによる多結晶シリコンの凝固過程と鉄不純物分布2013

    • 著者名/発表者名
      柿本浩一
    • 学会等名
      専門研究会(第一グループ)「シリコン太陽電池の金属不純物評価とゲッタリング技術」
    • 発表場所
      つま恋(招待講演)
    • 年月日
      2013-03-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Study of the effect of doped nitrogen and aluminum on polytype stability during PVT growth of SiC using 2D nucleation theory2013

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kakimoto, Takuya Shiramomo, Bing Gao, Frederic Mercier, Shin-ichi Nishizawa, Satoshi Nakano
    • 学会等名
      17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-17)
    • 発表場所
      Warsaw, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Dislocation density-based modeling of plastic deformation of 4H-SiC single crystals by the Alexander-Haasen model during PVT growth2013

    • 著者名/発表者名
      B. Gao, S. Nishizawa, K. Kakimoto
    • 学会等名
      第74回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学、京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PVT成長法におけるAlexander-Haasenモデルを用いた4H-SiC単結晶の転位密度塑性挙動モデル2013

    • 著者名/発表者名
      高冰,西澤伸一,柿本浩一
    • 学会等名
      第43回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 昇華法成長SiC結晶中への不純物混入解析2013

    • 著者名/発表者名
      柿本浩一,高冰,白桃拓哉,西澤伸一,中野智,寒川義裕
    • 学会等名
      第43回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PVTを用いたSiCバルク結晶成長における転位および多結晶分布の非定常数値解析2012

    • 著者名/発表者名
      高冰, 中野智, 西澤伸一, 柿本浩一
    • 学会等名
      第42回結晶成長国内会議NCCG-42
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
    • 年月日
      2012-11-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] SiC結晶成長の分子動力学シミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      速水義之, 河村貴宏, 鈴木泰之, 寒川義裕, 柿本浩一
    • 学会等名
      第42回結晶成長国内会議NCCG-42
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
    • 年月日
      2012-11-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Numerical and experimental investigation of directional solidification of silicon with a seed2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kakimoto
    • 学会等名
      CSSC6
    • 発表場所
      Aix-les-Bains, France(招待講演)
    • 年月日
      2012-10-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] シリコン結晶系太陽電池の結晶成長と変換効率2012

    • 著者名/発表者名
      柿本浩一, Bing Gao,中野 智, 寒川義裕, 原田博文
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学(招待講演)
    • 年月日
      2012-09-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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