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2017 年度 実績報告書

界面直接観察と分子動力学法によるSiC溶液成長界面のステップ構造形成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H04166
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)

研究分担者 川西 咲子  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80726985)
澁田 靖  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90401124)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードSiC / 溶液成長 / 界面観察 / 分子動力学法 / ステップ構造
研究実績の概要

SiCの高温成長界面観察と分子動力学法シミュレーションを駆使して、SiCの溶液成長界面におけるステップ構造の決定機構を解明するため、以下の検討を行った。
(1)SiC溶液成長界面のモフォロジーに及ぼす溶媒成分の影響の調査
前年度までに確立した手法により純SiやFe-SI系合金を溶媒に用いた4H-SiCの成長界面観察を行い、各溶媒系での界面のステップ構造の形成過程の相違の定性的比較を行った。溶媒系ごとの、ステップの安定性およびその蛇行挙動の特徴と、1%未満の添加成分によりステップのバンチング挙動が相違することを示した。
また比較的過飽和度の小さい成長条件ではスパイラル丘が成長を牽引する挙動が見られたことから着想を得て、年度後半には溶媒系ごとのステップエネルギーの定量的比較を行った。溶液厚みを0.3-1mmに制御可能なホルダーを製作し、成長界面の観察を行った。界面で形成するスパイラル丘の傾斜角と、過飽和度の推定値からステップエネルギーを求めたところ、各溶媒系のステップのバンチング挙動を説明する結果を得た。ただし、溶液膜上下の温度差の評価は困難であったために、ステップエネルギーの値の定量値の導出には至らず、今後の課題とする。
(2)分子動力学法シミュレーションによるSiC/溶液界面構造解析
分子動力学計算により、Si-C溶液と種々の結晶面の3C, 4H, 6H-SiC結晶を接触して熱処理を行い、各結晶面における界面成長挙動を調査した。各結晶の最密面(3C{111}, 4H{0001}, 6H{0001})では他の結晶面より成長速度が小さく、層状成長が進行した。他の結晶面ではラフ界面を形成し、基底面より高速で成長した。4H-SiCの凹界面形状溶液成長においてこれまで提案してきた結晶面外周に(1-10-2)が形成し付着成長を継続することで多形継承が得られるという仮説を裏付ける結果が得られた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] CNRS・Grenoble(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      CNRS・Grenoble
  • [学会発表] Real-time Observation of Solution Growth Interface of SiC Using Alloy Solvent2018

    • 著者名/発表者名
      Sakiko Kawanishi, Takeshi Yoshikawa and Kazuki Morita
    • 学会等名
      TMS2018
    • 招待講演
  • [学会発表] SiCの溶液成長における界面成長機構2018

    • 著者名/発表者名
      吉川 健
    • 学会等名
      日本結晶成長学会バルク分科会第102回研究会
  • [学会発表] In Situ Observation on Step-Bunching and Inclusion Formation During Solution Growth of SiC Combined with Ex Situ Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Fukui, Miki Shiraishi, Sakiko Kawanishi, Takeshi Yoshikawa, Hironori Daikoku, Hiroaki Saito and Kazuhiko Kusunoki
    • 学会等名
      The International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2017
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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