• 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

2011 年度 実績報告書

準安定平衡を利用したSiC結晶成長機構

研究課題

研究課題/領域番号 21360371
研究機関関西学院大学

研究代表者

西谷 滋人  関西学院大学, 理工学部, 教授 (50192688)

研究分担者 吉矢 真人  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00399601)
波多 聰  九州大学, 総合理工学部, 准教授 (60264107)
池田 賢一  九州大学, 総合理工学部, 助教 (20335996)
キーワード凝固プロセス / 第一原理計算 / パワーデバイス / 状態図 / 有限温度計算
研究概要

現在のパワーデバイスの素材であるSiをSiCに置き換えることができれば,インバータ損失の半減が可能で,日本国内の電気使用の削減効果は原発4基分に相当すると試算されている.このSiCの普及の妨げとなっていた,高価な単結晶ウェハー製造プロセスを打破する画期的な手法が関西学院大・金子らによって数年前に提案された.
研究代表者である西谷は,この原理の解明を求められ,安定-準安定平衡状態図(ダブルダイアグラム)から解釈できることを示した.この新規な結晶成長の機構を解明するため,本年度は以下の2点について研究を行った.
【実験状態図の見直し】実験的に求めることがきわめて困難であることが初年度の実験によって判明していたが,これは他の研究者や研究手法でも同様であるかを確かめるため,主に過去の論文の精査をおこなった.その結果,Si-C状態図では,多形の変態の有無が確認できていないことが判明した.これは,エネルギー差が微少であることと,できた多形に変態を起こさせるのがきわめて困難なためと考えられる.これらの結果をまとめた論文はInTech社より出版された"Silicon Carbide, Materials, Processing and Applications in Electronic Devices"に掲載されている.
【SiC多形間の微小なエネルギー差の高精度計算】実験的に困難な多形間のエネルギー差を理論的に求めるためおこなってきた,振動自由エネルギーと取り込んだ有限温度の自由エネルギー計算の精度を見直した,使用している第一原理計算ソフトVASPが提供する擬ポテンシャルPAWの特質から,平面波カットオフエネルギーが400eV程度でないと信頼できる結果が得られないことが指摘された.また,体積に対するフィッティングがこれまでの計算では不十分であることが判明した.この結果は国際会議で発表するとともに,専門誌へ英文で投稿する予定である.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2012 2011

すべて 学会発表 (9件) 図書 (3件)

  • [学会発表] New Solution Method for SiC Crystal Growth2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeto R.Nishitani
    • 学会等名
      TMS 2012
    • 発表場所
      Orland, Florida(アメリカ)(Invited talk)
    • 年月日
      2012-03-13
  • [学会発表] 古典的核生成理論の見直しと第一原理計算2011

    • 著者名/発表者名
      西谷滋人
    • 学会等名
      日本学術振興会「加工プロセスによる材料新機能発現」第176委員会第19回研究会「モデリング・シミュレーションによる材料研究」
    • 発表場所
      東京理科大学九段下校舎(依頼講演)
    • 年月日
      2011-12-28
  • [学会発表] 第一原理計算による半導体欠陥と機能2011

    • 著者名/発表者名
      西谷滋人
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所ワークショップ「分野融合型格子欠陥研究の発展にむけて」
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(依頼講演)
    • 年月日
      2011-10-27
  • [学会発表] 状態図と統計力学の基礎2011

    • 著者名/発表者名
      西谷滋人
    • 学会等名
      学振状態図セミナー
    • 発表場所
      東京工業大学,大岡山キャンパス
    • 年月日
      2011-10-18
  • [学会発表] P,Bを含んだSi結晶の積層欠陥エネルギーの第一原理計算2011

    • 著者名/発表者名
      西谷滋人, 戸賀瀬健介, 大野裕, 徳本有紀, 米永一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(oral)
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] SiC結晶多形における振動自由エネルギーの第一原理計算2011

    • 著者名/発表者名
      山本洋佑, 西谷滋人, 金子忠昭
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(oral)
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] First principles calculations on vibration free energies of SiC polytypes2011

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Yamamoto, S.R.Nishitani, T.Kaneko
    • 学会等名
      Calphad XL
    • 発表場所
      Rio de Janeiro, Brazil(poster)
    • 年月日
      2011-05-23
  • [学会発表] First principles calculations of stacking fault energy of P doped Sicrystal2011

    • 著者名/発表者名
      S.R.Nishitani, K.Togase, Y.Ohno, Y.Tokumoto, I.Yonenaga
    • 学会等名
      Calphad XL
    • 発表場所
      Rio de Janeiro, Brazil(oral)
    • 年月日
      2011-05-23
  • [学会発表] 準安定溶媒エピタキシー法によるSiCの成長2011

    • 著者名/発表者名
      西谷滋人, 山本洋佑, 藤原弘康, 金子忠昭
    • 学会等名
      合金状態図・第172委員会第21回委員会・研究会
    • 発表場所
      伊藤忠テクノソリューションズ(株)(oral)
    • 年月日
      2011-04-21
  • [図書] 「加工プロセスによる材料新機能発現」第176委員会第19回研究会資料2011

    • 著者名/発表者名
      西谷滋人
    • 総ページ数
      32-40
    • 出版者
      日本学術振興会
  • [図書] 第5回状態図・熱力学セミナー「エネルギー・環境・資源問題と状態図の役割」2011

    • 著者名/発表者名
      西谷滋人
    • 総ページ数
      43-55
    • 出版者
      日本学術振興会
  • [図書] Silicon Carbide, Materials, Processing and Applications in Electronic Devices(Edited by Moumita Mukherjee)2011

    • 著者名/発表者名
      Shigeto R.Nishitani, Kensuke Togase, Yosuke Yamamoto, Hiroyasu Fujiwara, Tadaaki Kaneko
    • 総ページ数
      53-68
    • 出版者
      InTech, Croatia

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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