| 研究課題/領域番号 |
25249034
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
亀井 一人 名古屋大学, グリーンモビリティ連携研究センター, その他 (10527576)
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| 研究分担者 |
原田 俊太 名古屋大学, グリーンモビリティ連携研究センター, 助教 (30612460)
宇治原 徹 名古屋大学, グリーンモビリティ連携研究センター, 教授 (60312641)
加藤 正史 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80362317)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 結晶成長 / SiC / ドーピング |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、昇華再結晶法の代替製法の一つである溶液法によるSiC単結晶成長法を研究対象とし、溶液法におけるn型伝導型制御に関する研究を行った。これまで、溶液法では、伝導型制御に関する系統的な研究はほとんど行われておらず、ドーパント量の精密制御技術が未確立であった。そこで、結晶成長条件とドーピング量との関係調査からSiC結晶へのドーピング挙動を、さらに結晶性との関係性を明らかにすることを目的としている。
n型ドーパントには、窒素およびリンを用いた。窒素ドーピング実験では、雰囲気中の窒素分圧を変えることで高窒素ドープ結晶を育成できることが分かった。SiC結晶中の窒素ドープ量がある一定量を超えると、結晶内に高密度の積層欠陥が発生したため、窒素量は、それ以下に制限する必要があることが分かった。積層欠陥フリーの窒素ドープSiC結晶の最小の電気抵抗値は、約10 ～15 mΩcmであり、結晶性は良好であった。また、溶液法でリンのドーピングに世界で初めて成功した。リン源としてインジウムリン (InP) を用いた。SiC結晶中にドープされたリン量は窒素の場合に比べると2桁少なかった。SiC結晶へのドープ量が少ないのは、リンは蒸気圧が高いので成長表面においてリン濃度を高めることが困難であるためと考えられた。現時点では、溶液法によるリンの高濃度ドーピングは、極めて難しく、他のSiC結晶成長手法と同様に、n型低抵抗結晶用のドーパントには窒素が最適であると結論付けられた。
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| 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
当初、4つの項目に関して実施する予定であった。第一の結晶品質の評価に関しては、極めて順調に行えており、転位密度も十分低いことをＸ線トポグラフィー、ＴＥＭなどで確認している。また積層欠陥の形成原因の確認については、窒素濃度に依存することを明らかにしている。ドーパント制御用の装置開発についても、ターボ分子ポンプ、ベーキングにより実施可能となった。4つめの項目であるドーピングによる局所歪みの計算に関しては、若干進捗が遅れており、現在計算手法の確立を進めているところである。最後の計算が少し遅れているが、欠陥制御などでは大きな進捗もあったため全体としては概ね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初、第一原理計算によるドーパント種の予測を計画に入れていたが、計算モデルの構築などが予測していたよりも困難であった。そのため実験に軸足を置いて、そちらを優先していくことで、この困難に対応する予定である。
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