その場観察法による各種半導体材料の固液界面不安定化現象の解明と高温物性値の決定

利用原位观察方法阐明各种半导体材料的固液界面失稳现象并确定高温物理性能

基本信息

批准号：
21H04658
负责人：
藤原航三
金额：
$ 27.29万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04658/
关键词：
固液界面半導体融液成長その場観察結晶粒界ファセット

项目摘要

純Sbおよび混晶半導体BixSb1-xの固液界面不安定化現象の直接観察実験を行った。三方晶系の結晶構造を有する純Sbにおいては、固液界面不安定化が生じる臨界成長速度の異方性が大きいことが明らかとなった。c軸と垂直な方向の固液界面においては、不安定化が生じる臨界成長速度がc軸と平行な方向の固液界面に比べて約1.7倍大きくなることが分かった。この原因として、熱伝導率の異方性の影響が大きいことが示唆された。また、Sbリッチ側のBixSb1-xの固液界面不安定化過程を直接観察することに成功した。不安定化後にBiリッチな融液がセル状固液界面の谷部分に局所偏析することにより再融解することが明らかとなった。さらに、化合物半導体InSbの固液界面観察実験にも着手した。面方位を制御した種結晶からの一方向凝固実験を行うために、炉内温度勾配等の実験条件について検討を行った。所望の面方位を有する固液界面を観察するための条件出しが終了した。今後、所望の面方位を有する固液界面における不安定化現象の観察実験を行う。純Siにおける成長速度の異方性を明らかにする実験も行い、｛110｝固液界面の成長速度が｛111｝固液界面の成長速度より大きいことを実験的に初めて示した。さらに、新規に導入した結晶成長装置を用いて、化合物半導体CdTeのバルク結晶成長実験を行い、2インチφのCdTeバルク多結晶が得られた。現在、一方向凝固に伴う多結晶組織の変化について解析中である。

对纯Sb和混晶半导体BixSb1-x中的固液界面失稳现象进行了直接观察实验。研究表明，纯锑具有三角晶体结构，其临界生长速率具有很大的各向异性，导致固液界面不稳定。发现在垂直于c轴的方向上的固液界面处发生失稳的临界生长速率比在平行于c轴的方向上的固液界面处发生失稳的临界生长速率高约1.7倍。有人认为这主要是由于导热率的各向异性造成的。我们还成功地直接观察到了富Sb侧BixSb1-x固液界面的失稳过程。结果表明，失稳后，富铋熔体由于细胞固液界面谷部的局部偏析而重熔。此外，我们还开始了观察化合物半导体InSb固液界面的实验。为了对面取向受控的籽晶进行单向凝固实验，我们研究了炉内温度梯度等实验条件。观察具有所需面取向的固液界面的条件已经完成。未来，我们将进行实验来观察具有所需平面方向的固液界面处的失稳现象。我们还通过实验阐明了纯硅中生长速率的各向异性，并首次通过实验证明了{110}固液界面的生长速率大于{111}固液界面的生长速率。此外，利用新引进的晶体生长装置，进行了化合物半导体CdTe块状晶体生长实验，获得了直径为2英寸的CdTe块状多晶。我们目前正在分析单向凝固引起的多晶结构的变化。

项目成果

期刊论文数量（28）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Instability of crystal/melt interface of Si and Si1-xGex

Si 和 Si1-xGex 晶体/熔体界面的不稳定性

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kozo Fujiwara
通讯作者：
Kozo Fujiwara

Dynamics at the crystal melt interface during the directional solidification of mc Si

多晶硅定向凝固过程中晶体熔体界面的动力学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kozo Fujiwara
通讯作者：
Kozo Fujiwara

Difference in growth rates at {1 1 0} and {1 1 1} crystal/melt interfaces of silicon

硅的{1 1 0}和{1 1 1}晶体/熔体界面处的生长速率差异

DOI：
10.1016/j.jcrysgro.2022.126784
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
1.8
作者：
Mishra Shashank Shekhar;Chuang Lu;Maeda Kensaku;Nozawa Jun;Morito Haruhiko;Fujiwara Kozo
通讯作者：
Fujiwara Kozo

Dendritic Growth in Si1－xGex Melts

Si1－xGex熔体中的枝晶生长