中国回収衛星による化合物半導体の単結晶成長に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08044175
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 平田 彰 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00063610)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): XIE Xie 中国宇宙技術院, 助教授 ; ZHONG XingーR 中国科学院, 半導体研究所, 教授 ; 桜井 誠人 日本学術振興会, 特別研究員 ; 常田 聡 早稲田大学, 理工学部, 専任講師 (30281645) ; 岡野 泰則 静岡大学, 工学部, 助教授 (90204007) ; 早川 泰弘 静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (00115453) ; 熊川 征司 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30022130)
• Keywords: 微小重力 / 化合物半導体 / 単結晶成長 / 面方位依存性 / 溶質拡散 / マランゴニ対流 / 光デバイス / 回収衛星

Research Abstract

本研究では,広範囲な赤外光に感度を有するために光デバイス作製上非常に重要な材料として期待されているIn_<1-x>Ga_xSb化合物半導体の単結晶成長実験を中国回収衛星を利用した微小重力場において行い,結晶溶解・成長過程における拡散及び界面律速過程や面方位依存性を明らかにし,In_<1-x>Ga_xSb化合物半導体のみならず,各種化合物半導体単結晶の高品質化への知見を得ることを目的としている。
1996年10月には,2回にわたり,延べ4名(早大・常田,桜井;静大・熊川,早川)が中国に渡り,現地の研究分担者である中国科学院半導体研究所のZhong教授や中国宇宙技術院のXie助教授らと共に,回収衛星を利用した微小重力実験の温度シーケンスの設定・調整等を行った。
微小重力実験は,1996年10月20日に打ち上げられた回収衛星内で1996年11月3日に実施した。実験は,GaSb-InSb-GaSbのサンドイッチ構造に作製した結晶成長試料を電気炉内で706℃まで加熱した後,0.5℃/minで徐冷して結晶成長を行った。
微小重力実験試料は1996年11月に2名(静大・岡野;早大・新船)が中国にて受取,日本に持ち帰った。微小重力実験試料は外観観察により,回収に伴う試料の破損がないことを確認した後,微小重力実験試料の表面濃度を電子線マイクロプローブ分析法により測定を行った。その結果,微小重力場において溶融・結晶成長が行われたことが確認された。
また,1996年12月に1名(静大・早川)が中国に渡り,中国宇宙技術院・蘭州物理研究所にて微小重力実験と同様の温度プロファイルで地上対照実験を実施した。地上対照実験試料も日本へ持ち帰り,現在,微小重力実験試料・地上対照実験試料とも解析を行っている段階である。

Research Products

• [Publications] A.Hirata,S.Nishizawa,M.Sakurai: "Experimental Results of Oscillatory Marangoni Convection in a Liquid Bridge under Normal Gravity" J.Jpn.Soc.Microgravity Appl.14・2(掲載決定). (1997)
• [Publications] A.Hirata,M.Sakurai,N.Ohishi: "Effect of gravity on Marangoni Convection in a Liquid Bridge" J.Jpn.Soc.Microgravity Appl.14・2(掲載決定). (1997)
• [Publications] A.Hirata,M.Sakurai,N.Ohishi: "Transition Process from Laminar To Oscillatory Marangoni Convection in a Liquid Bridge under Normal and Micro Gravity" J.Jpn.Soc.Microgravity Appl.14・2(掲載決定). (1997)
• [Publications] Y.L.Yao,J.Z.Shu,J.C.Xie,W.R.Hu,A.Hirata,S.Nishizawa,M.Sakurai: "Transition of Oscillatory Floating Half Zone Convection from Earth's Gravity to Microgravity" Int.J.Heat and Mass Transfer. 39(in press). (1996)
• [Publications] K.Okitsu,Y.Hayakawa,A.Hirata,S.Fujiwara,Y.Okano,N.Imaishi,S.Yoda,T.Oida,T.Yamaguti,M.Kumagawa: "Gravitational Effects on Mixing and Growth Morphology of An In_<0.5>Ga_<0.5>Sb System" J.Crystal Research Tech. 31・8(in press). (1996)
• [Publications] A.Hirata,K.Arafune,T.Akiyama,N.Imaishi,S.Yasuhiro: "Numerical Simulation of Mixing of Semiconductor Melts" Bulletin of the Centre for Infomatics,Waseda Univ.21・35(in press). (1997)
• [Publications] W.R.Hu,A.Hirata,S.Nishizawa: "Diffusion Dominated Process for the Crystal Growth of a Binary alloy" J.Crystal Growth. 169. 380-392 (1996)
• [Publications] 平田彰,新船幸二,藤原省悟,熊川征司,早川泰弘,興津和彦,今石宣之,安廣祥一,岡野泰則,酒井奨,大坂敏明,依田真一,大井田俊彦: "濃度差マランゴニ対流に基づく多元系化合物半導体融液の均一分散・混合化" 日本マイクログラビティ応用学会誌. 13・3. 165-170 (1996)
• [Publications] 興津和彦,早川泰弘,山口十六夫,熊川征司,岡野泰則,平田彰,新船幸二,藤原省悟,今石宣之,依田真一,大井田俊彦: "IML-2でのIn-GaSb-Sb融液混合" 第13回宇宙利用シンポジウム. 118-121 (1996)
• [Publications] 和田哲也,早川泰弘,熊川征司,岡野泰則,平田彰,新船幸二,今石宣之,熊切康雄,X.Zhong,X.Xie,B.Yuan,F.Wu,H.Liu: "中国回収衛星利用によるInGaSb混晶半導体の結晶成長" 第13回宇宙利用シンポジウム. 141-144 (1996)
• [Publications] 桜井誠人,大石直哉,平田彰: "液柱内振動マランゴニ対流に及ぼす液柱形状の影響" 第13回宇宙利用シンポジウム. 195-198 (1996)
• [Publications] A.Hirata,M.Sakurai,N.Ohishi: "Oscillatory Thermocapillary Convection Phenomena in Silicone Oil Liquid Bridge under Normal Gravity and Microgravity Conditions" Drop Tower Days 1996 in Bremen. 2. 37-39 (1996)
• [Publications] M.Sakurai,N.Ohishi,A.Hirata: "Effect of Liquid Bridge Form on Oscillatory Thermocapillary Convection under Normal Gravity and Microgravity Conditions -Drop Shaft Experiment-" Proc.47th Int.Astronautical Congress. IAF96 J406. 1-7 (1996)
• [Publications] M.Sakurai,N.Ohishi,S.Tsuneda,A.Hirata: "Effect of Gravity Level on Velocity Distribution and Temperature Oscillatory Feature in a Liquid Bridge Induced by Thermocapillary Convection" Proc.Third China-Japan workshop on Microgravity Sci.44-47 (1996)
• [Publications] M.Sakurai,N.Ohishi,A.Hirata: "Transition process of Thermocapillary Convection in a Liquid Bridge under noemal Gravity and Microgravity Conditions" 14th IUPAC Conf.on Chemical Thermodynamics The Post-Conf.seminar in Tokyo. 3- (1996)
• [Publications] 日比谷孟俊,中村新,柿本浩一,今石宣之,西澤伸一,平田彰,松井捷明,横田孝夫,依田真一,中村富久,足立聡,鮫島浩人: "シリコンメルト液柱におけるマランゴニ対流の温度振動" 日本マイクログラビティ応用学会誌. 13・2. 105-109 (1996)
• [Publications] S.Nakamura,T.Hibiya,K.Kakimoto,N.Imaishi,S.Nishizawa,A.Hirata,K.Mukai,S.Yoda,T.Morita: "Measurement of Temperature Fluctuations in Marangoni Convection in a Half-zone Silicon Melt on Board the TR-IA-4 Rocket" J.Jpn.Soc.Microgravity Appl.14・1. 60-66 (1997)