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2012 年度 実績報告書

外力印加による均質合金半導体結晶の作製と固液界面不安定性制御に関する基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 23360343
研究機関大阪大学

研究代表者

岡野 泰則  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90204007)

研究分担者 早川 泰弘  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (00115453)
高木 洋平  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40435772)
水口 尚  琉球大学, 工学部, 助教 (70432200)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード結晶成長 / 数値解析 / 外力印加 / 界面
研究概要

本年度の研究項目は、基本的には前年度の項目と同一である。ただし、前年度の結果を踏まえ、より高度な内容に発展させた。
数値解析の高速化・高精度化に関しては、下の項目に記すように、解析領域を格段に広げた。その際予想される計算負荷の多大なる増大を低減させるために前年度の並列化を推し進めるだけではなく、マルチ・グリッド法を導入し高速化し、ALE法を導入し高精度化を実現した。
バルク結晶成長数値解析に関しては、前年度開発した融液-結晶領域を解析するプログラムを実装置全体を対象としたシステム全体を計算しうるグローバルモデルへと拡張することを試みた。本プログラムを用いて前年同様、磁場、回転を複数組み合わせた解析を行い、これらの外力と流動構造、濃度分布との影響の普遍化を試みた。
バルク結晶作製実験に関してはインジウム・ガリウム・アンチモン合金とシリコン・ゲルマニウム合金の両方を温度勾配法を用いて決勝を作製した。前者では下部の種結晶が上部に比べ多く溶解したが、後者では逆の結果となった。この原因を上記で開発した数値計算ソフトを用いて解析したところ後者は物性値の濃度依存性が強く、それが融液内の自然対流強度に多大な影響を及ぼしていることが原因であることが分かった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究代表者と分担者、海外共同研究者との連絡が密にできており、実際に顔を合わせての打ち合わせも頻繁に行える状況にあるため、相互の成果の突合せも順調で、概ね当初の予定通りに目的達成に向かっている。

今後の研究の推進方策

現在、研究は当初の予定通り順調に進行しており、今後の計画の変更は不要である。むしろ当初予定通りに研究を行うことが、今後の研究推進に重要である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2012

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Numerical simulation of the dissolution process of GaSb into InSb melt under normal and microgravity conditions2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Takagi
    • 雑誌名

      Trans. JSASS Aerospace Tech. Japan

      巻: 10 ページ: Ph_1-Ph_7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional numerical simulation of thermal and solutal Marangoni convection in a liquid bridge under zero-gravity field2012

    • 著者名/発表者名
      H. Minakuchi
    • 雑誌名

      Trans. JSASS Aerospace Tech. Japan

      巻: 10 ページ: Ph_15-Ph_20

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A grid refinement study of half-zone configuration of the Floating Zone growth system2012

    • 著者名/発表者名
      H. Minakuchi
    • 雑誌名

      J. Adv. Res. Phys.

      巻: 3 ページ: 011201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bulk growth of InGaSb alloy semiconductor under terrestrial conditions: A Preliminary study for microgravity experiments at ISS2012

    • 著者名/発表者名
      M. Arivanandhan
    • 雑誌名

      Defect and Diffusion Forum

      巻: 323-325 ページ: 539-544

    • DOI

      10.4028/DDF.323-325.539

    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical investigation for the effect of meniscus geometry on thermocapillary flow in a thin liquid film2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okano
    • 学会等名
      23th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP-23)
    • 発表場所
      The University of Auckland, New Zealand
    • 年月日
      20121119-20121122
  • [学会発表] A numerical simulation study of crystal growth of InxGa1-xSb alloy semiconductor by the temperature gradient method under normal- and micro-gravity2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okano
    • 学会等名
      7th International Workshop on Modeling in Crystal Growth (IWMCG-7)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      20121028-20121031
  • [学会発表] Combined effect of crucible rotation and magnetic field on hydrothermal wave2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okano
    • 学会等名
      7th International Workshop on Modeling in Crystal Growth (IWMCG-7)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      20121028-20121031
  • [学会発表] The relative contributions of thermo-solutal Marangoni convections2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okano
    • 学会等名
      7th International Workshop on Modeling in Crystal Growth (IWMCG-7)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      20121024-20121027
  • [学会発表] A Numerical study of oscillatory thermo-solutal Marangoni convection in a floating half zone2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okano
    • 学会等名
      Int. Symp. Turbulence, Heat and Mass Transfer 7
    • 発表場所
      Sicily, Italy
    • 年月日
      20120924-20120927

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公開日: 2014-07-24  

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