傾斜濃度勾配法による均質組成化合物半導体の育成

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555061
• 研究機関: 東洋大学
• 研究代表者: 前川 透 東洋大学, 工学部, 教授 (40165634)
• キーワード: 結晶成長 / 二元系化合物半導体 / 数値計算 / ゾーン法 / 均一組成

研究概要

昨年度、Bridgman法による結晶成長を解析した結果、1μgという微小重力下においても二元系化合物半導体の場合には、結晶成長過程が拡散律則とはならず、結晶界面が歪み、均質組成結晶が育成されないことがわかった。そこで、本年度は結晶育成方法として、傾斜濃度勾配法とzone法を組み合わせた方法を採用した。zone法による結晶成長過程のシミュレーション法を開発し、1gと1μg下における結晶成長解析を行った。解析によって、以下の結果を得た:(a)Bridgman法に比べてzone法の場合には、溶液内対流が非常に弱くなる。(b)一般に、1g下では溶液内の結晶界面近傍に強い過冷却領域が発生する。1μg下においても弱い過冷却領域が溶液中央部に発生する。(c)1g下では、結晶径が5mmを越すと対流速度と過冷却度が極端に増し、単結晶育成が困難となる。(d)1μg下では、ゾーン幅20mmおよび結晶径20mmの結晶成長においてもほぼ拡散律則となる。
今後は、傾斜濃度勾配法とzone法による結晶成長をさらに詳しく解析し、均一組成単結晶育成のための最適条件を求める。

研究成果

• [文献書誌] Y.Hiraoka,K.Ikegami,T.Maekawa,S.Matsumoto,S.Yoda,K.Kinoshita: "Numerical Analysis of Crystal Growth of an InAs-GaAs Binary Semiconductor under Microgravity Conditions"J.Phys.D:Appl.Phys.. 33,19. 2508-2518 (2000)
• [文献書誌] T.Maekawa,Y.Hiraoka,K.Ikegami,S.Matsumoto: "Crystal Growth of an InAs-GaAs Binary Semiconductor under Microgravity Conditions"J.Crystal Growth. (at press). (2001)
• [文献書誌] S.Matsumoto,Y.Hiraoka,K.Ikegani,T.Maekawa,S.Yodaa,K.Kinoshita: "Numerical Study of Directional Solidification of an InAs-GaAs Binary Semiconductor"Proc.SpaceBound 2000. (CD-ROM). (2000)
• [文献書誌] Y.Hiraoka,K.Ikegami,T.Maekawa,S.Matsumoto,S.Yoda,K.Kinoshita: "Crystal Growth of a Binary Compound Semiconductor under Microgravity Conditions"Proc.The 33rd COSPAR (Committee on Space Research) Scientific Assembly. G0.1. 0050 (2000)
• [文献書誌] T.Maekawa,Y.Hiraoka,K.Ikegami,S.Matsumoto,S.Yoda,K.Kinoshita: "Numerical Modelling and Analysis of Crystal Growth of Binary Compound Semiconductors,"Proc.The 1st Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology. T-D-10. 380 (2000)
• [文献書誌] Y.Hiraoka,K.Ikegami,T.Maekawa,S.Matsumoto,S.Yoda,K.Kinoshita: "Crystal Growth of a Binary Semiconductor under Microgravity Conditionss"Proc.he First International Symposium on Microgravity Research and Applications in Physical Sciences and Biotechnology. 66 (2000)
• [文献書誌] T.Maekawa,S.Matsumoto: "Numerical Modelling of Crystal Growth of Binary Compound Semiconductors,Modelling of Transport Phenomena in Crystal Growth, Chapter 4"WIT Press,Southampton,UK. 55 (2000)