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2021 年度 実績報告書

宇宙実験成果に基づく高品質混晶半導体バルク結晶の育成

研究課題

研究課題/領域番号 19H02491
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

稲富 裕光  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (50249934)

研究分担者 鵜殿 治彦  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (10282279)
岡野 泰則  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (90204007)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードInGaSb結晶 / 外力場印加 / 数値シミュレーション
研究実績の概要

宇宙実験と同じ組成であるIn0.03Ga0.97SbおよびIn0.11Ga0.89Sb結晶を対象として、以下の研究を実施した。
1)外力場印加による結晶育成、試料分析
温度勾配徐冷法に基づいて、成長界面の温度を一定に保つよう試料の冷却速度を制御して強磁場印加条件での結晶成長実験を実施した。その際に、磁場中加熱ヒーターの増設など加熱炉の段階的改造により試料中の温度分布を宇宙実験と同程度に近づけた結果、育成結晶の多結晶化を抑えることが出来た。
2)数値シミュレーション
平坦な固液界面を持つ高品質な半導体結晶を成長させるための条件を検討するため、数値解析研究を実施した。その結果、垂直磁場をかけ、るつぼを回転させ、かつ温度勾配を最適化することで、結晶を高品質化できることを明らかにした。その際に、ベイズ最適化手法を用いることで、計算コストの削減と最適化プロセスの高速化を実現した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3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 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Control of growth interface shape during InGaSb growth by vertical gradient freezing under microgravity, and optimization using machine learning2022

    • 著者名/発表者名
      Rachid Ghritli, Yasunori Okano, Yuko Inatomi, Sadik Dost
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 ページ: -

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac99c2

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Estimation of the diffusion coefficient of GaSb in InSb melt using Bayesian optimization and the ISS experimental results2021

    • 著者名/発表者名
      Rachid Ghritli, Yasunori Okano, Yuko Inatomi, Atsushi Sekimoto, Sadik Dost
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 573 ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2021.126280

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Growth interface shape optimization and adaptive process control for InGaSb crystal growth under microgravity using machine learning2022

    • 著者名/発表者名
      Rachid Ghritli, Yuko Inatomi, Yasunori Okano
    • 学会等名
      化学工学会第53回秋季大会
  • [学会発表] 国際宇宙ステーションを利用した混晶半導体結晶育成に関する数値解析2021

    • 著者名/発表者名
      岡野泰則, 稲富裕光
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会

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公開日: 2023-12-25  

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