• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実績報告書

「反応チョクラルスキー法」の提案と窒化物単結晶成長への適用検証

研究課題

研究課題/領域番号 20K21071
研究機関東北大学

研究代表者

福山 博之  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40252259)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワード窒化アルミニウム / 結晶成長 / その場観察 / Ni-Alフラックス
研究実績の概要

本研究の最終段階として、溶融フラックス表面での窒素ガスとの反応による窒化アルミニウム(AlN)生成を目的とする反応チョクラルスキー法の実現可能性を検証するため、前年度に実施した電磁浮遊装置を用いたその場観察した結果に基づいて、AlN結晶の成長実験を行った。AlN結晶成長用フラックスとしてNi-Al合金融液をAlN焼結体坩堝内に保持し、所定の温度に昇温した。種結晶となるAlN結晶をアルミナロッドに取り付け、フラックス内に浸漬し、結晶成長実験を実施した。成長実験は、最適な反応の駆動力(融液組成、成長温度)を用いて、窒素雰囲気中で行った。その結果、Ni-30mol%Alフラックスを用いた結晶成長実験において、AlN結晶のm軸方向に成長速度100 μm/h以上でAlN単結晶が成長することを確認した。また、結晶中へのフラックス成分であるNiの汚染はSIMSのバックグランドレベル以下であることを確認した。
本研究期間全体にわたって、以下の研究成果を得ることができた。
(1) AlN生成反応の熱力学的検討:AlN成長用フラックスとしてNi-Al融液を取り上げ、熱力学的検討を行ない、窒素分圧とフラックス組成をパラメータにして、AlN生成の駆動力を示した結晶成長ダイアグラムを作成し、駆動力を平衡近傍に制御して結晶成長を行う実験指針を得た。
(2) 電磁浮遊法によるAlN成長実験とその場観察:結晶成長ダイアグラムに基づき、AlN成長の最適条件を見つけるために、電磁浮遊法を用いたAlN結晶のその場観察を実施し、最適成長条件の指針を得ることができた。
(3) 反応チョクラルスキー法の実現可能性検証:本研究の最終段階として、Ni-Al系融体を用いて最適な駆動力条件下でAlN結晶成長実験を行った結果、成長速度および結晶品質の観点から、反応チョクラルスキー法が実現可能であることが確認された。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Case Western Reserve University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Case Western Reserve University
  • [学会発表] Ni-Alを用いたAlN結晶の液相成長技術開発のための融液熱物性測定と熱流体解析2021

    • 著者名/発表者名
      安達正芳, 藤田一輝, 大塚 誠, 福山博之
    • 学会等名
      日本金属学会2021年秋期(第169回)講演大会
  • [備考] 福山研究室

    • URL

      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/fukuyama/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi