成長界面リアルタイム観察によるシリコンカーバイドの溶液成長ダイナミクスの解明

• 研究課題/領域番号: 24686083
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 金属生産工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉川 健 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90435933)
• 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: 26,650千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 6,150千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2013年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2012年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
• キーワード: シリコンカーバイド / 溶液成長 / 成長界面 / リアルタイム観察 / バンチング

研究成果の概要

本研究では、SiC単結晶の溶液成長時のSiC結晶／溶液間界面における界面現象を明らかにするため、高温の成長界面の観察・計測手法を確立し、結晶成長挙動を調査した。
まず、種結晶を通して白色光と単色レーザー光を照射し界面での反射光を捉えて、10-100nmのステップ群からなる界面構造の二次元視野観察と、2nmのステップ計測を実現した。次いで、成長界面の観察を系統的に行い、成長温度と溶媒系が界面構造に与える影響の調査を進めた。Si、Si-Cr、Fe-Si溶媒間での、ステップの安定性の差異を示した。また4H-SiC上に3C-SiCが核発生する現象を直接観察し、異種多形発生機構を提唱した。

研究成果

• [雑誌論文] 可視光透過法によるSiC結晶-溶融合金界面のIn-situ観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉川 健, 川西咲子
  • 雑誌名: 金属 巻: 84 ページ: 36-43
• [雑誌論文] Real-time observation of the interface between SiC and a liquid alloy and its application to the dissolution behavior of SiC at 1573 K (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakiko Kawanishi, Takeshi Yoshikawa, Kazuki Morita, Kazuhiko Kusunoki, Kazuhito Kamei, Hiroshi Suzuki and Hidemitsu Sakamoto
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 114 号: 21 ページ: 214313-214313
  • DOI: 10.1063/1.4837575
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time observation of high temperature interface between SiC substrate and solution during dissolution of SiC (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakiko Kawanishi, Takeshi Yoshikawa and Kazuki Morita
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 740-742 ページ: 35-38
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.740-742.35
  • 査読あり
• [学会発表] Interfacial behavior at the initial stage of solution growth of SiC investigated by real-time observation of the growth interface (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakiko Kawanishi and Takeshi Yoshikawa
  • 学会等名: The 10th European Conference on Silicon Carbide & Related Materials
  • 発表場所: グルノーブル
  • 年月日: 2014-09-23
• [学会発表] In-situ Observation of SiC Growth from Fe-Si-C Solution (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakiko Kawanishi and Takeshi Yoshikawa
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-08-29
• [学会発表] SiCの溶液成長と成長界面のリアルタイム観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉川健, 川西咲子, 森田一樹
  • 学会等名: 資源・素材学会
  • 発表場所: 千葉工業大学(招待講演)
  • 年月日: 2013-03-30
• [学会発表] 干渉縞を利用した溶融合金へのSiC溶解時の高温界面リアルタイム観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川西咲子, 吉川健, 森田一樹, 鈴木寛, 坂元秀光
  • 学会等名: 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] 干渉縞を利用したSiC-溶融合金間界面の高温リアルタイム観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川西咲子, 吉川健, 森田一樹 ,鈴木竈, 坂元秀光
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 溶融合金へのSiC溶解時の高温界面のリアルタイム観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川西咲子, 吉川健, 森田一樹, 亀井一人, 坂元秀光, 鈴木竈
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Real-time observation of high temperature interface between SiC substrate and solution during dissolution of SiC (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakiko Kawanishi, Takesni Yoshikawa and Kazuki Morita
  • 学会等名: The 9th European Conference on Silicon Carbide & Related Materials
  • 発表場所: St. Petersburg (Russia)
  • 年月日: 2012-09-02
• [学会発表] 温度差法によるSiCの低温溶液成長と成長界面リアルタイム観察
  • 著者名/発表者名: 吉川 健, 川西咲子, 森田一樹
  • 学会等名: 日本結晶成長学会ナノ構造・エピタキシャル成長分科会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 招待講演
• [学会発表] 可視光透過法によるSiC溶液成長界面の高温下リアルタイム観察
  • 著者名/発表者名: 川西咲子, 吉川 健, 森田 一樹, 亀井 一人，楠 一彦，坂元 秀光，鈴木 寛,
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] Interference observation of the interface between SiC and liquid alloy and its application to dissolution process of SiC
  • 著者名/発表者名: Sakiko Kawanishi, Takeshi Yoshikawa and Kazuki Morita
  • 学会等名: International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2013 (ICSCRM 2013)
  • 発表場所: 宮崎シーガイア
• [学会発表] SiCのメルトバック・溶液成長界面のリアルタイム観察
  • 著者名/発表者名: 川西咲子, 吉川 健, 森田 一樹
  • 学会等名: SiC及び関連半導体研究 第22回講演会
  • 発表場所: 埼玉会館
  • 招待講演
• [学会発表] SiC溶液成長界面の明視野像・干渉像のリアルタイム同時観察
  • 著者名/発表者名: 川西咲子, 吉川 健, 森田 一樹
  • 学会等名: 第75回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学