IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/04

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    川西咲子　Sakiko KAWANISHI
    助教　Assistant Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    プロセスシステム工学研究部門　材料分離プロセス研究分野
    Division of Process and System Engineering, Materials Separation Processing

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    ワイドギャップ結晶
    高温融体物性
    結晶成長
    化学熱力学
    Widegap crystals
    Thermophysical properties of high-temperature melts
    Crystal growth
    Chemical thermodynamics
研究テーマ
Research Subject
次世代ワイドギャップ半導体シリコンカーバイドの溶液成長
Solution growth of silicon carbide

研究の背景 Background

シリコンカーバイド(SiC)は次世代省エネパワー半導体材料と謳われていますが、汎用利用は遅れています。その原因は、超高温(通常2300℃)での昇華再結晶法で製造されるSiC結晶が高価格なことと、転位欠陥が多いことです。溶液成長法は脱昇華法として注目され、Si-M(M=Cr,Ti,Fe)溶媒を利用した高品質結晶の高速成長プロセスの開発が進められています。

Silicon carbide (SiC) is a wide bandgap semiconducting material for high power devices. Physical vapor transport (PVT) method is commonly used to produce bulk single crystalline SiC. It requires an extremely high operation temperature, namely 2300 ℃, leading to high production cost. Also the dislocation density is too high for its wide application. Solution growth is an innovative method for producing high-quality SiC bulk crystals. Rapid growth has been investigated using Si–Cr, Si–Ti, and Fe–Si based solutions.

研究の目標 Outcome

溶液成長法でのSiC成長速度と高品質化の限界は？私たちがオリジナルで開発した1300～1700℃の成長界面のリアルタイム観察法を駆使して、1700℃以下の低温での超高速・高品質結晶の育成指針を示し、溶液成長法の未来を切り拓きます。

What is the limitation of the growth rate and crystal quality obtained by solution growth of SiC? By utilizing the real-time observation of the growth interface of SiC, we will propose a concrete condition to obtain ultrarapid and high quality crystals.

研究図Research Figure

Fig.1. Schematic illustration of the solution growth of SiC. Fig.2. Cross section of the SiC layer grown on the C face of a 6H-SiC wafer at 1633 K. Fig.3. Interface image during solution growth of 4H-SiC at 1673 K.

文献 / Publications

J. Cryst. Growth, 408, 25 (2014). J. Appl. Phys., 114, 214313 (2013). J. Cryst. Growth, 381, 121 (2013). Mater. Sci. Forum, 740–742, 35 (2013).
Mater. Sci. Forum, 740–742, 31 (2013). Jpn. J. Appl. Phys., 49, 051302 (2010). J. Alloys Compd., 490, 31 (2010). Mater. Trans., 50, 806 (2009).

研究者HP