| 研究課題/領域番号 |
16K05967
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
泉 聡志 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30322069)
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| 研究分担者 |
波田野 明日可 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20707202)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 分子動力学 / 4H-SiC / 転位 |
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| 研究実績の概要 |
4H-SiC半導体素子は、次世代パワーデバイスとして国際的に競争が盛んな分野である。しかしながら、内在する結晶欠陥（転位と積層欠陥）が寿命に影響を及ぼし、欠陥の抑制が急務である。欠陥を減少させるために、基板上にエピタキシャル膜を形成し、底面転位を貫通転位に変換する底面転位―貫通転位変換プロセスが採用されているが、表面応力・鏡像力などが重複して働く複雑な系であることから、そのメカニズムは不明なである、本研究では、薄膜成長中の表面拡散を取り入れた第一原理―古典分子動力学―転位動力学マルチスケール解析の体系化を行い、底面―貫通転位変換現象のメカニズム解明を目指す。平成29年度は、転位のBPD-TED変換過程の位相空間サンプリング解析を行い、変換経路の同定を行った。先ずは、分子動力学計算を用いて，オフ角付基板での完全らせんBPD-TED変換を再現した．結果として，低温(500K)でもごく短時間でBPD-TED変換が起こることを示した．次に、4H-SiCの表面近傍におけるBPD部分転位対の収縮現象について，原子間ポテンシャルを用いた反応経路解析を行い考察した．結果として，表面深くでは部分転位対収縮によってエネルギーが増加するが，表面極近傍では収縮によってエネルギー利得が存在することを示した．また，エネルギー利得の点からみて，Si面の方がC面よりも部分転位対が収縮しやすいことを示した．また，BPD部分転位の移動度について，転位-表面間の距離と活性化エネルギーの関係を明らかにした．結果として表面極性と転位芯原子種が一致する場合，つまりSi面近傍に存在するSi-coreとC面近傍に存在するC-core部分転位については，表面近くで活性化エネルギーが減少し，他の場合は増加することがわかった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
転位のBPD-TED変換についての分子動力学解析に成功した。また、反応経路解析により、部分転位対の収縮現象をエネルギー的、活性化エネルギー的に解析し、表面近くでは転位は収縮することを明らかにした。本成果は、第78回応用物理学会 秋季学術講演会にてPosterAward賞（20/1000件中）を受賞するなど、高い評価を得た。
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| 今後の研究の推進方策 |
らせん転位の交差すべりのエネルギー的、活性化エネルギー的な解析をさらに深め、現象の解明と、変換を促進・抑制する現象の発見により、製造プロセスへの実用的な貢献を目指した。
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