落下している微小半導体溶滴への直接超音波照射による高結晶性球状半導体粒子の作製

通过直接超声波照射落下的微观半导体液滴制造高度结晶的球形半导体颗粒

基本信息

批准号：
21656182
负责人：
川崎亮
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度(～平成23年3月31日)の研究実施計画噴射された融滴が単純に落下すれば、融滴は無接触であるため容易に凝固を開始しない。そのために融滴内の過冷度は急激に上昇することとなり、それゆえにある時点で多数の凝固核が発生し、得られた粒子は非常に微細化された多結晶粒子となる。そこで、融滴内の過冷度が高くなる前の適切な過冷度において人為的に凝固を開始させれば少数核のみが発生し、その結果得られた凝固粒子は数個の結晶粒から構成される、つまり高結晶性であると考えられる。さらに、核発生と過冷度を厳密に制御し、単一の核のみを発生させて凝固に至れば単結晶粒子が実現できる。噴射された融滴の温度を決定するのは、落下初期の雰囲気温度および落下速度に関するパルス圧力である。そこで落下軌道の雰囲気を制御加熱すること、およびパルス圧力をより精密に制御することにより、融滴内の温度の制御を行い、それとともに、核発生を促す事を試みた。(1)高結晶性半導体粒子の作製実験を行い、粒子作製に関するデータ、凝固に関するデータを収集し、その検討結果をフィードバックし実験方法の改良を行った。半導体材料はゲルマニウムを主として用いて検討した。(2)OIMにより、結晶性を評価し、核発生誘引装置の有効性を明らかにしたうえで、高結晶化凝固メイカニズムについて検討した。また、単結晶化の可能性についても考察した。

本财年的研究实施计划（截至2011年3月31日）如果注入的熔滴只是落下，它们将不容易开始凝固，因为熔滴之间没有接触。因此，熔滴内的过冷度迅速增加，因此，在某一点，产生大量凝固核，所得颗粒成为极细的多晶颗粒。因此，如果在熔滴内的过冷度变高之前，以适当的过冷度人为地开始凝固，则仅产生少量的核，并且所得到的凝固颗粒将由多个晶粒组成。具有高度结晶性。此外，如果严格控制成核和过冷，仅产生单个核并实现凝固，则可以获得单晶颗粒。喷射熔滴的温度由下落初始阶段的大气温度和与下落速度相关的脉冲压力决定。因此，通过控制下落轨迹的气氛并更精确地控制脉冲压力，我们试图控制熔滴内部的温度并促进成核。 (1)我们进行了高结晶半导体颗粒的制造实验，收集了颗粒制造和固化的数据，并通过反馈研究结果改进了实验方法。该研究主要采用锗作为半导体材料。 (2)在通过OIM评估结晶度并阐明成核诱导装置的有效性后，我们研究了高结晶和凝固的机理。我们还考虑了单结晶的可能性。