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2016 年度 実績報告書

高品位結晶育成のための融液流動制御と流れの直接測定

研究課題

研究課題/領域番号 26420151
研究機関大分大学

研究代表者

岩本 光生  大分大学, 工学部, 准教授 (80232718)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード対流 / チョクラルスキー法 / 回転磁場印加 / 超音波ドップラー法 / 液体金属 / 導電性流体 / 数値解析
研究実績の概要

本研究は半導体用単結晶を育成する方法であるチョクラルスキー法において、高品位結晶を育成するためのルツボ内原料融液流れを制御する方法として、回転磁場による流れの制御効果を実験および数値解析により検討したものである。
チョクラルスキー法における融液の流れを磁場により制御する場合、原料融液は液体金属で導電体であるため、その融液の流動と印加した磁場により誘導電流が生じ、この電流と磁場により生じるローレンツ力により流れが変化する。矩形容器内の自然対流において、導電性融液に磁場を印加したとき、容器の導電性が流れに影響を及ぼすとの尾添らの報告があり、チョクラルスキー法でも同様に容器の導電性により流れが変化することが考えられる。このため、本年度は下記検討を行った。
(1)チョクラルスキー法ルツボ内融液に回転磁場を印加した場合の、ルツボの導電性が流れに及ぼす影響を実験的に検討した。具体的には金属ガリウム融液を用いたモデル実験を行い、ルツボはガラスルツボ内に金メッキした銅板を貼り付けた導電ルツボと、ガラスルツボを用いた非導電ルツボを使用した。
(2)数値解析により、ルツボが完全な絶縁体の場合と、導体の場合を比較した。
この結果、磁束密度が小さな場合や、磁場回転数が低い場合は導電ルツボと非導電ルツボでほとんど差異はみられず、また導電ルツボでルツボの電荷が保持される場合と、しない場合(導電ルツボをアースした場合としない場合)でも、ほとんど差異は見られず、通常用いる領域ではルツボの導電性の影響は小さいことが分かった。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] Numerical study of Czochralski melt flow in the electric conductive crucible under the rotational magnetic field.2016

    • 著者名/発表者名
      林田真治, 尾﨑大地, 岩本 光生, 齋藤 晋一, 赤松 正人, 尾添 紘之
    • 学会等名
      The 29th International Symposium on Chemical Engineering,PG-05
    • 発表場所
      宮崎市 シーガイアコンベンションセンター
    • 年月日
      2016-12-02 – 2016-12-03
    • 国際学会
  • [学会発表] UVP measurement of the Czochralski melt flow in the electric conductive crucible under the rotational magnetic field.2016

    • 著者名/発表者名
      尾﨑大地, 林田真治,岩本 光生, 齋藤 晋一, 赤松 正人, 尾添 紘之
    • 学会等名
      The 29th International Symposium on Chemical Engineering,PG-01
    • 発表場所
      宮崎市 シーガイアコンベンションセンター
    • 年月日
      2016-12-02 – 2016-12-03
    • 国際学会
  • [学会発表] 導電性ルツボにおけるRMCZ 法融液対流のUVP 法による測定2016

    • 著者名/発表者名
      尾崎大地, 林田真治, 岩本光生, 齋藤晋一
    • 学会等名
      化学工学会九州支部 第27 回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会
    • 発表場所
      福岡市 休暇村志賀島
    • 年月日
      2016-07-22 – 2016-07-23
  • [学会発表] 導電性ルツボにおけるRMCZ法融液対流の数値解析的研究2016

    • 著者名/発表者名
      林田真治, 尾崎大地, 岩本光生, 齋藤晋一
    • 学会等名
      化学工学会九州支部 第27 回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会
    • 発表場所
      福岡市 休暇村志賀島
    • 年月日
      2016-07-22 – 2016-07-23

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公開日: 2018-01-16  

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