2015 Fiscal Year Annual Research Report
界面直接観察と分子動力学法によるSiC溶液成長界面のステップ構造形成機構の解明
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15H04166
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉川 健 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90435933)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澁田 靖 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90401124)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シリコンカーバイド / 固液界面 / 直接観察 / 分子動力学法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SiCの高温成長界面観察と分子動力学法シミュレーションを駆使して、SiCの溶液成長界面におけるステップ構造の決定機構と転位転換現象の機構を解明するため、H27年度は以下の検討を行った。
(1)成長界面の高精度観察・測定のための装置整備
熱流体計算ソフトウェアFluentを用いて、加熱装置内の熱流動分布の予測を行ったうえで、装置内部構造を新たに製作した。特に、SiCの溶液成長で用いられる溶媒合金のSiC等の部材との濡れが顕著であり、従来用いてきた種結晶ならびに原料基板を用いた実験が困難となる課題に直面したが、原料基板を特殊形状に加工して用いることで、この問題を解決した。また高精度観察のための光学系調整と干渉計測手法の検討を行い、界面成長ダイナミクスの測定手法を確立した。
(2)分子動力学法シミュレーションによるSiC/溶液界面構造解析
Si-C系の既存のポテンシャルについて、SiCの熱力学物性の観点よりその妥当性を検討した。特に比熱、および、Si-C系融体のエンタルピーに焦点を当てて、Tersoff型ポテンシャルを選択した。SiC結晶の表面エネルギーの予測を行い、第一原理計算法との比較検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
高精度観察にあたり加熱装置の新規製作を目指したが、界面観察条件下で主要な溶媒が周囲部材との著しい濡れを示し、その解決に長期間を要した。そのため繰越し申請を行い、H28年度に引き続き検討を行った後に、装置を製作したため、当初予定より遅れを生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
界面観察実験においては、実験環境の整備が完了し、世界で最も高温での結晶成長中の界面成長挙動の観察が可能となっている。今後は特にSiCの溶液成長で主要なSi-Cr系溶媒に注目し、界面成長挙動に及ぼす溶媒組成の影響の調査に焦点を当て、SiC分野で重要課題となる溶媒最適化のための化学的な知見を得る。
加えて分子動力学法においては溶液-SiC結晶界面での現象に焦点を当て、結晶成長過程における界面構造の予測を進める。
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