無転位ＳｉＣ結晶の実現

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23246004
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 宇治原 徹 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60312641)
• 研究分担者: 原田 俊太 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (30612460) ; 佐々木 勝寛 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00211938) ; 加藤 正史 名古屋工業大学, 工学研究科, 准教授 (80362317)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 結晶成長 / シリコンカーバイド / 転位

研究概要

パワーデバイス用材料として現在盛んに研究開発が行われているSiCにおいては、基板結晶の高品質化が極めて重要である。本研究では、溶液成長法によって超高品質結晶の実現を目指した。本研究において我々は結晶成長表面のマクロステップの影響で貫通転位が基底面内の転位やフランク型欠陥へ頻繁に変換することを見いだした。これらの現象は、マクロステップの高さや構造に大きく依存することも明らかにした。この現象を利用することで多くの貫通転位を結晶外部に放出させることができ、実際に、マクロステップを利用することで、高品質結晶を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Surface Morphology and Threading Dislocation Conversion Behavior during Solution Growth of 4HSiC Using Al-Si Solvent (2014)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, S.Y.Xiao, M.Tagawa, T.Ujihara
  • 雑誌名: Mater. Sci. Forum 巻: 778-780 ページ: 67-70
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.778-780.67
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Surface Polarity on the Conversion of Threading Dislocations in Solution Growth (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Seki, A.Horio, T.Mitsuhashi, T.Ujihara
  • 雑誌名: Mater. Sci. Forum 巻: 740-742 ページ: 15-18
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.740-742.15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of Threading Screw Dislocation Utilizing Defect Conversion during Solution Growth of 4HSiC (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K.Seki, T.Ujihara
  • 雑誌名: Mater. Sci. Forum 巻: 740-742 ページ: 189-192
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.740-742.189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of threading screw dislocation conversion during solution growth of 4H-SiC (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K.Seki, A.Horio, T.Mitsuhashi, M.Tagawa, T.Ujihara
  • 雑誌名: APL Mater. 巻: 1(2) ページ: 022109(7)
  • DOI: 10.1063/1.4818357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stable Growth of 4H-SiC Single Polytype by Controlling the Surface Morphology Using a Temperature Gradient in Solution Growth (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamamoto, K.Seki, S.Kozawa, Alexander, S.Harada, T.Ujihara
  • 雑誌名: Mater. Sci. Forum 巻: 717-720 ページ: 53-56
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.717-720.53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conversion Mechanism of Threading Screw Dislocation during SiC Solution Growth (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Ujihara, S.Kozawa, K.Seki, Alexander, Y.Yamamoto, S.Harada
  • 雑誌名: Mater. Sci. Forum 巻: 717-720 ページ: 351-354
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.717-720.351
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polytype Transformation by Replication of Stacking Faults Formed by Two-Dimensional Nucleation on Spiral Steps during SiC Solution Growth (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Alexander, K.Seki, Y.Yamamoto, C.Zhu, Y.Yamamoto, S.Arai, J.Yamasaki, N.Tanaka, T.Ujihara
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 12(6) ページ: 3209-3214
  • DOI: 10.1021/cg300360h
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Efficiency Conversion of Threading Screw Dislocations in 4H-SiC by Solution Growth (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamamoto, S.Harada, K.Seki, A.Horio, T.Mitsuhashi, T.Ujihara
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 5 ページ: 115501(3)
  • DOI: 10.1143/APEX.5.115501
  • 査読あり
• [学会発表] Efficient Process for Ultrahigh Quality 4H-SiC Crystal Utilizing Solution Growth on Off-axis Seed Crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K.Seki, A.Horio, T.Mitsuhashi, T.Ujihara
  • 学会等名: 2012 MRS Spring Meeting & Exhibit
  • 発表場所: California, USA
  • 年月日: 2014-04-10
• [学会発表] Ultra-high quality SiC crystal grown by solution method (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Ujihara
  • 学会等名: ICSEM 2014 (International Conference on Science and Engineering of Materials)
  • 発表場所: Sharda University, Greater Noida, India
  • 年月日: 2014-01-08
• [学会発表] Structure of basal plane defects formed by threading screw dislocation conversion during high quality SiC solution growth (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, R.Kunimatsu, Xiao Shiyu, Y.Yamamoto, M.Tagawa, Y.Yamamoto, S.Arai, N.Tanaka, T.Ujihara
  • 学会等名: ISETS '13
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2013-12-14
• [学会発表] SiC 溶液成長過程における基底面転位の形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 肖世玉, 原田俊太, 宇治原徹
  • 学会等名: SiC及び関連半導体研究 第22回講演会
  • 発表場所: 埼玉会館
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] 4H-SiC 溶液成長における成長表面のステップ構造と貫通転位変換挙動の相関 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 山本祐治, 肖世玉, 堀尾篤史, 田川美穂, 宇治原徹
  • 学会等名: SiC 及び関連半導体研究 第22回講演会
  • 発表場所: 埼玉会館
  • 年月日: 2013-12-09
• [学会発表] 4H-SiC 溶液成長過程における貫通転位変換挙動と成長表面モフォロジーの相関 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 山本祐治, 肖世玉, 堀尾篤史, 田川美穂, 宇治原徹
  • 学会等名: 日本結晶成長学会 第43回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター
  • 年月日: 2013-11-07
• [学会発表] SiC 溶液法による低密度ステップ構造の形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武藤拓也
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会東海支部 第23回学生による材料フォーラム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2013-11-01
• [学会発表] Control of Dislocation Conversion during Solution Growth by Changing Surface Step Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, S.Xiao, A.Horio, M.Tagawa, T.Ujihara
  • 学会等名: ICSCRM2013
  • 発表場所: Miyazaki, Japan
  • 年月日: 2013-09-30
• [学会発表] Increase in the Growth Rate by Rotating the Seed Crystal at a High Speed during the Solution Growth of SiC (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Umezaki, D.Koike, S.Harada, T.Ujihara
  • 学会等名: ICSCRM2013
  • 発表場所: Miyazaki, Japan
  • 年月日: 2013-09-30
• [学会発表] SiC溶液成長過程における基底面転位の形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 肖世玉, 朱燦, 原田俊太, 宇治原徹
  • 学会等名: 2013年第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] SiC 溶液成長過程における貫通転位変換と成長表面のステップ構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 山本祐治, 肖世玉, 堀尾篤史, 田川美穂, 宇治原徹
  • 学会等名: 2013年第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] Evolution of threading screw dislocation conversion during solution growth of 4H-SiC (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K.Seki, A.Horio, T.Mitsuhashi, M.Tagawa, T.Ujihara
  • 学会等名: ICCGE-17
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 2013-08-15
• [学会発表] Ultra-high quality SiC crystal grown by solution method utilizing the conversion from threading dislocations to basal plane defects (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Ujihara, Y.Yamamoto, S.Harada, S.Xiao, K.Seki
  • 学会等名: ICCGE-17
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 2013-08-12
• [学会発表] 高品質SiC 溶液成長 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宇治原徹, 原田俊太
  • 学会等名: 資源・素材学会 平成25年度春季大会
  • 発表場所: 千葉工業大学
  • 年月日: 2013-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] 4H-SiC 溶液成長過程における貫通らせん転位変換により形成する欠陥の微細構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 國松亮太, 田川美穂, 山本悠太, 荒井重勇, 田中信夫, 宇治原徹
  • 学会等名: 応用物理学会 2012年春季 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Si-C-X溶媒を用いたSiC 溶液成長における結晶化多形の熱力学的考察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀尾篤史, 原田俊太, 宇治原徹
  • 学会等名: SiC 及び関連ワイドギャップ半導体研究会 第21回講演会
  • 発表場所: 大阪市中央公会堂
  • 年月日: 2012-11-19
• [学会発表] 一方向の溶液流れ下におけるSiC のステップバンチングの挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 朱燦, 原田俊太, 関和明, 新家寛正, 田川美穂, 宇治原徹
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2012-11-10
• [学会発表] 溶液成長過程における貫通転位変換を利用した高品質4H-SiC の実現 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 山本祐治, 関和明, 田川美穂, 宇治原徹
  • 学会等名: SiC 及び関連ワイドギャップ半導体研究会 第21回講演会
  • 発表場所: 大阪市中央公会堂
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] 溶液法による高品質SiC 結晶成長メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 山本祐治, 関和明, 堀尾篤史, 三橋貴仁, 田川美穂, 宇治原徹
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] Direct Observation of Defect Evolution during Solution Growth of SiC by Synchrotron X-ray Topography (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K.Seki, A.Horio, T.Mitsuhashi, T.Ujihara
  • 学会等名: IUMRS-ICEM2012
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] Evolution of Threading Edge Dislocation During Solution Growth of SiC (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K.Seki, A.Horio, T.Mitsuhashi, T.Ujihara
  • 学会等名: SSDM2012
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] 溶液法による超高品質SiC 結晶成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇治原徹, 原田俊太, 山本祐治, 関和明
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第25回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] 4H-SiC 溶液成長における貫通刃状転位の選択的変換 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 山本祐治, 関和明, 堀尾篤史, 三橋貴仁, 宇治原徹
  • 学会等名: 応用物理学会 2012年秋季 第73回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] Reduction of threading screw dislocation density utilizing defect conversion during solution growth of 4H-SiC (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K.Seki, T.Ujihara
  • 学会等名: ECSCRM-2012
  • 発表場所: Saint-Petersburg, Russia
  • 年月日: 2012-09-04
• [学会発表] Possibility for elimination of dislocations in SiC crystal : conversion of threading edge dislocations by solution growth (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Harada, Y.Yamamoto, K.Seki, A.Horio, T.Mitsuhashi, C.Zhu, M.Tagawa, T.Ujihara
  • 学会等名: ECSCRM-2012
  • 発表場所: Saint-Petersburg, Russia
  • 年月日: 2012-09-04
• [学会発表] Effect of surface polarity on the conversion of threading dislocations in solution growth (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamamoto, S.Harada, K.Seki, A.Horio, T.Mitsuhashi, T.Ujihara
  • 学会等名: ECSCRM-2012
  • 発表場所: Saint-Petersburg, Russia
  • 年月日: 2012-09-04
• [図書] SiC パワーデバイスの開発と最新動向―普及に向けたデバイスプロセスと実装技術― (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇治原徹, 他
  • 総ページ数: 361
  • 出版者: S&T出版