ＳｉＣ積層欠陥制御によるバルク量子井戸熱電半導体の実現

• 研究課題/領域番号: 24686078
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 原田 俊太 名古屋大学, グリーンモビリティ連携研究センター, 助教 (30612460)
• 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: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2013年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2012年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
• キーワード: 格子欠陥 / 量子井戸構造 / 熱電変換 / シリコンカーバイト / 熱電変換材料 / 積層欠陥 / 量子井戸 / 量子細線 / 部分転位分解 / 低次元電気伝導

研究成果の概要

熱エネルギーと、電気エネルギーの相互変換を可能にする熱電変換材料は、エネルギー有効利用の観点から、注目を集めている。最近の研究で、量子井戸構造による電子の閉じ込めによって、飛躍的に熱電変換特性が向上する事が理論的に予測されている。本研究ではSiC結晶の積層欠陥形成を制御することにより、バルク半導体中に量子井戸構造を形成することを目的としている。
窒素ドーピングによる結晶成長により、六方晶SiC結晶中に立方晶型の積層欠陥が導入された。立方晶SiCは六方晶SiCよりもバンドギャップが小さいため、形成した積層欠陥は量子井戸となり、バルク結晶中に量子井戸構造を形成することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Dislocation Conversion during SiC Solution Growth for High-quality Crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunta Harada, Yuji Yamamoto, Shiyu Xiao, Daiki Koike, Takuya Mutoh, Kenta Murayama, Kenta Aoyagi, Takenobu Sakai, Miho Tagawa and Toru Ujihara
  • 雑誌名: Materials Forum 巻: N/A
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Different behavior of threading edge dislocation conversion during the solution growth of 4H–SiC depending on the Burgers vector (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, Y. Yamamoto, K. Seki, A. Horio, M. Tagawa, T. Ujihara
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 81 ページ: 284-290
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2014.08.027
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Surface Morphology and Threading Dislocation Conversion Behavior during Solution Growth of 4HSiC Using Al-Si Solvent (2014)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, S.Y.Xiao, M.Tagawa, T.Ujihara
  • 雑誌名: Mater. Sci. Forum 巻: 778-780 ページ: 67-70
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.778-780.67
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of threading screw dislocation conversion during solution growth of 4H-SiC (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K.Seki, A.Horio, T.Mitsuhashi, M.Tagawa, T.Ujihara
  • 雑誌名: APL Mater. 巻: 1(2) 号: 2 ページ: 22109-22109
  • DOI: 10.1063/1.4818357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of Threading Screw Dislocation Utilizing Defect Conversion during Solution Growth of 4HSiC (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K.Seki, T.Ujihara
  • 雑誌名: Mater. Sci. Forum 巻: 740-742 ページ: 189-192
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.740-742.189
  • 査読あり
• [学会発表] SiC溶液成長における貫通転位変換と成長表面のマクロステップの関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田 俊太, 肖 世玉, 青柳 健大, 村山 健太, 酒井 武信, 田川 美穂, 宇治原 徹
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス、神奈川県
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] シンクロトロン X 線トポグラフィによる溶液成長 SiC 結晶の欠陥評価と高品質化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太
  • 学会等名: 第4回名古屋大学シンクロトロン光研究センターシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学 坂田平田ホール、愛知県
  • 年月日: 2015-01-22
  • 招待講演
• [学会発表] SiC溶液成長における転位伝播挙動と高品質化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太
  • 学会等名: 第2回グリーンエネルギー材料のマルチスケール創製研究会
  • 発表場所: 松江市
  • 年月日: 2015-01-12
• [学会発表] SiC溶液成長過程における貫通転位変換現象の成長表面との相互作用による考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 肖世玉, 村山健太, 青柳健大, 酒井武信, 田川美穂, 宇治原徹
  • 学会等名: 先進パワー半導体分科会 第1回講演会
  • 発表場所: ウインクあいち、愛知県
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] SiC溶液成長過程における貫通転位変換現象の弾性論的考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 肖世玉, 村山健太, 青柳健大, 酒井武信, 田川美穂, 宇治原徹
  • 学会等名: 第44回結晶成長国内会議(NCCG-44)
  • 発表場所: 学習院創立百周年記念会館, 東京都
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] Dislocation conversion during SiC solution growth for high-quality crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, Y. Yamamoto, S. Xiao, N. Hara, D. Koike, T. Mutoh, M. Tagawa, T. Sakai, T. Ujihara
  • 学会等名: 10th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials(ECSCRM 2014)
  • 発表場所: The congress center of the World Trade Center, Grenoble, France
  • 年月日: 2014-09-23
  • 招待講演
• [学会発表] 高品質4H-SiC溶液成長における多形変化抑制メカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 山本祐治, 村山健太, 青柳健大, 酒井武信, 田川美穂, 宇治原徹
  • 学会等名: 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, 北海道
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Structure of basal plane defects formed by the conversion of threading screw dislocation during solution growth of SiC (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, S.Y. Xiao, M. Tagawa, Y. Yamamoto, S. Arai, N. Tanaka, T. Ujihara
  • 学会等名: SSDM2014
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center, Ibaraki, Japan
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] Correlation between Surface Morphology and Threading Dislocation Conversion in Solution Growth of SiC (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Harada S.Y. Xiao, N. Hara, D. Koike, T. Mutoh, M. Tagawa, T. Ujihara
  • 学会等名: SSDM2014
  • 発表場所: Fukuoka University, Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2014-08-28
• [学会発表] Defect evolution in high-qualit 4H-SiC grown by solution method (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, M. Tagawa, T. Ujihara
  • 学会等名: IUCr 2014
  • 発表場所: The Palais des congres de Montreal, Montreal, Quebec, Canada
  • 年月日: 2014-08-11
  • 招待講演
• [学会発表] 溶液成長過程における貫通らせん転位変換により形成する基底面欠陥の微細構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太
  • 学会等名: 2013年春季第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Structure of basal plane defects formed by threading screw dislocation conversion during high quality SiC solution growth (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, R.Kunimatsu, S. Xiao, Y.Yamamoto, M.Tagawa, Y.Yamamoto, S.Arai, N.Tanaka, T.Ujihara
  • 学会等名: ISETS '13
  • 発表場所: Nagoya University
• [学会発表] 4H-SiC溶液成長における成長表面のステップ構造と貫通転位変換挙動の相関 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太、山本祐治、肖世玉、堀尾篤史、田川美穂、宇治原徹
  • 学会等名: 第22回SiC講演会
  • 発表場所: 埼玉会館
• [学会発表] SiC溶液成長における欠陥変換挙動と高品質結晶成長 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太
  • 学会等名: 表面技術協会 関東支部・第86回講演会「ひらめき・未来材料～進化する選択的物質貯蔵・輸送・分離・変換材料～
  • 発表場所: 信州大学
  • 招待講演
• [学会発表] 4H-SiC溶液成長過程における貫通転位変換挙動と成長表面モフォロジーの相関 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太，山本祐治，肖世玉，堀尾篤史、田川美穂，宇治原徹
  • 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
• [学会発表] Control of dislocation conversion during solution growth by changing surface step structure (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, S. Xiao, A. Horio, M.Tagawa, T.Ujihara
  • 学会等名: ICSCRM 2013
  • 発表場所: Phoenix Seagia Resort, Miyazaki
• [学会発表] Evolution of threading screw dislocation conversion during solution growth of 4H-SiC (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K. Seki, A. Horio, T. Mitsuhashi, M.Tagawa, T.Ujihara
  • 学会等名: ICCGE-17
  • 発表場所: Warsaw university
• [学会発表] 透過電子顕微鏡法によるSiC溶液成長における欠陥挙動解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太
  • 学会等名: SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会第21回講演会
  • 発表場所: 大阪市中央公会堂
  • 年月日: 2012-11-20
• [学会発表] SiC溶液成長における窒素ドープによる積層欠陥の形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太
  • 学会等名: 第42回日本結晶成長学会 NCCG-42
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2012-11-10
• [学会発表] Direct Observation of Defect Evolution during Solution Growth of SiC by Synchrotron X-ray Topography (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太
  • 学会等名: IUMRS-ICEM 2012
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] Possibility for elimination of dislocations in SiC crystal : conversion of threading edge dislocations by solution growth (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太
  • 学会等名: ECSCRM 2012
  • 発表場所: Russia, Saint-Peterburg
  • 年月日: 2012-09-05
• [備考]
  • URL: http://shuntaharada.web.fc2.com/japanese/index.htm
• [備考]
  • URL: http://shuntaharada.web.fc2.com/japanese/index.htm