Development of novel bulk AlN crystal growth method using Ni-Al solution

使用 Ni-Al 溶液开发新型块状 AlN 晶体生长方法

• 批准号: 20H02633
• 负责人: 安達 正芳
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02633/
• 关键词: 結晶成長; 液相成長; バルク結晶

現代社会において電力エネルギーの消費は増大の一途をたどっており、その輸送過程での電力変換技術を担うワイドギャップパワーデバイスが重要となっている。ワイドギャップ半導体の広いバンドギャップと大きい絶縁破壊電界により、低損失・高温で動作するデバイスを作製することが可能となる。現在、SiCやGaNを用いたデバイスが開発されており、一部では実用化もされているが、さらなる高い変換効率を目指すならば、GaNに比べて1.8倍のバンドギャップと3.6倍の絶縁破壊電界を有するAlNがパワーデバイスの材料として最適である。本研究では、AlNバルク単結晶の大量生産技術の開発を目指し、Ni-Alフラックスを用いた新たな液相成長法の研究を行う。本研究では、液相成長のフラックスとしてNi-Al合金を用いる。NiとAlは高い融点を有するNiAl化合物を形成する系であることからもわかるように、親和性の高い合金であり、Ni-Al中のAlの活量は低い。そのため、温度、フラックス組成、雰囲気窒素分圧を適切に選択することにより、結晶成長の駆動力を平衡に近い状態で制御することができる。昨年度までの研究で、太さ100マイクロメートル程度の針状結晶を種結晶として用いた成長実験を実施し、1時間のプロセスで5から10マイクロメートル分、針状のAlN結晶を太らせることに成功した。本年度はさらに結晶成長速度を増大するため、坩堝内により大きな温度分布を付けることができる新たな機構を導入した。その機構を用いてAlNの結晶成長を試みたところ、種結晶上でのAlN成長は見られなかった。しかしながら、フラックスの自由表面には20時間のプロセスで150マイクロメートルの厚さのAlN結晶膜ができていることが確認できた。来年度は、この表面にできたAlNが種結晶上に成長できるような工夫を施し、AlNの単結晶成長を目指す。

On behalf of the society, there is no need for the public to pay attention to the use of electricity and technology on behalf of the whole society. The operation of high temperature equipment in the field of electronics, low loss of high temperature and low loss of high temperature is very important. At present, the SiC GaN uses a lot of equipment to start the market, one of the most expensive materials in the electrical industry, and the GaN is 1.8times higher than that of the industry. In this study, AlN test results show that a large number of biomedical technologies have been used in the study of liquid phase growth. In this study, a large number of biomedical techniques have been used in the study of liquid phase growth. In this study, the growth of liquid phase is very important for the use of Ni-Al alloy. Ni "Al" high melting point "has" NiAl compound "formation", "harmony" high temperature alloy "," Al "activity" low "in Ni-Al. Temperature, temperature and temperature. The results of last year's study and 100 years of temperature test showed that the growth test was performed, the temperature of 5% and 10% of the temperature was tested in 1 time, and the temperature of AlN was successfully tested. The temperature distribution of the temperature distribution in the temperature field in the crucible has increased rapidly this year, which will increase the temperature distribution of the new machinery. The mechanical AlN is used to form a long-term mechanical property, and the AlN is used to grow the mechanical properties. The thickness of the AlN crystal film is very high, and the free surface temperature is 20%. The thickness of the crystal film of the free surface is 150%. In the coming year, the growth of AlN on the surface will be improved, and the growth of AlN crystals will be targeted.

项目成果

Synthesis of AlN Single Crystal by Solution Growth Method in SUS430 Flux

SUS430熔剂溶液生长法合成AlN单晶

• 发表时间: 2023
• 作者: 李 森;福山博之;大塚 誠;安達正芳
• 通讯作者: 安達正芳

In situ observations of the dissolution of an AlN film into liquid Al using a high-temperature microscope

• DOI: 10.1016/j.mssp.2022.106469
• 发表时间: 2022
• 期刊: Materials Science in Semiconductor Processing
• 影响因子: 4.1
• 作者: M. Adachi;K. Fujiwara;R. Sekiya;H. Kobatake;M. Ohtsuka;H. Fukuyama

Ni-Alフラックス法によるAlNの結晶成長挙動に及ぼす坩堝材の影響

Ni-Al熔剂法坩埚材料对AlN晶体生长行为的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 朴 珉秀;大塚 誠;安達正芳;福山博之
• 通讯作者: 福山博之

Composition Dependence of Normal Spectral Emissivity of Liquid Ni–Al Alloys

液态镍铝合金法向光谱发射率的成分依赖性

• DOI: 10.2355/isijinternational.isijint-2020-233
• 发表时间: 2021
• 期刊: ISIJ International
• 影响因子: 1.8
• 作者: Adachi Masayoshi;Yamagata Yuji;Watanabe Manabu;Hamaya Sonoko;Ohtsuka Makoto;Fukuyama Hiroyuki
• 通讯作者: Fukuyama Hiroyuki

Growth Behavior of AlN on AlN/Sapphire Substrates by Solution Growth Using Molten Ni-Al Alloy

使用熔融镍铝合金溶液生长 AlN 在 AlN/蓝宝石衬底上的生长行为

• 发表时间: 2022
• 作者: Minsoo PARK;Makoto OHTSUKA;Masayoshi ADACHI;Hiroyuki FUKUYAMA
• 通讯作者: Hiroyuki FUKUYAMA