半導体溶液の垂直振動磁場印加による能動的撹拌

通过施加垂直振荡磁场主动搅拌半导体溶液

• 批准号: 09750814
• 负责人: 稲富 裕光
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Institute of Space and Astronautical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750814/
• 关键词: その場観察; 振動磁場; 界面形態変化; 対流の制御; 熱溶質対流; MHD効果

本研究は、垂直振動磁場とその場観察の併用によりZM法による溶液成長での成長条件と成長界面形態の関係を明らかにすることを目指した。方法論として振動磁場発生装置、加熱炉、そしてその場観察装置を試作し、長時間にわたるGaP、CdTeのTHM成長過程のその場観察に成功した。CdTe結晶成長中に蒸気圧の高いTeの気泡が固液界面に現れる様子が観察され、成長に伴うそれらの移動軌跡がボイドを形成していくことが明らかになった。また、振動磁場の印加により気泡の発生が抑制されたことから、ローレンツ力による強制対流により、(1)気泡が除去された、(2)液相内Te濃度が界面のごく近傍で均一化された、ことが考えられる。また、GaP結晶成長の場合、振動磁場の印加によりメルトバックを伴って界面が安定化する様子が観察された。ローレンツ力が対流に与える影響を調べる為に、成分間の密度差が小さいGa-doped Ge、及び密度差が大きいPb1-xSnxTeの結晶成長を行った結果、結晶中のGa、Sn濃度分布は磁場を考慮したスケーリング解析に基づいた濃度境界層モデルの結果と良く一致した。また、それぞれの場合のレイノルズ数を解析で求めると、50Hzの振動磁場の場合、前者は約5mTで層流から乱流に遷移し、後者は少なくとも12mT程度では層流の状態であったことが推測された。以上の結果から、振動磁場はマクロな液相内濃度の均一化、温度分布の変化を伴った界面の平坦化をもたらし、特に蒸気圧の高い成分を含む場合は固液界面で発生する気泡の付着を抑制することが明らかになった。また、気泡の発生が無い場合、固液界面前方の濃度分布は濃度境界層モデルで良く近似出来ることが示された。

This study は, vertical vibration magnetic field と そ 観 examine の の field and に よ り ZM method に よ る solution growth で の growth conditions と growth interface morphology の masato を and Ming ら か に す る こ と を refers し た. Methodology と し て 発 vibration magnetic field device, heating furnace, そ し て そ の field 観 examine device を try し, long に わ た る GaP, CdTe の THM grow の そ の field 観 examine に success し た. CdTe crystal growth steaming に 気 圧 の high い Te の 気 bubble が solid-liquid interface に now れ る others child が 観 examine さ れ and growth に う そ れ ら の mobile trajectory が ボ イ ド を form し て い く こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, vibration magnetic field の Inca に よ り 気 bubble の 発 raw が inhibit さ れ た こ と か ら, ロ ー レ ン ツ force に よ る forced flow seaborne に よ り, (1) 気 が remove さ れ た, (2) the liquid phase concentration in Te が interface の ご く nearly alongside で homogenization さ れ た, こ と が exam え ら れ る. ま た, GaP crystal growth の occasions, vibration magnetic field の Inca に よ り メ ル ト バ ッ ク を with っ て interface が stabilization す る others child が 観 examine さ れ た. ロ ー レ ン ツ force が に and seaborne え る influence を adjustable べ の density difference between the る に, small が さ い Ga - doped Ge, and び density difference が big き い Pb1 - xSnxTe の crystal growth line を っ た results, crystallization は の Ga, Sn concentration distribution in magnetic field を consider し た ス ケ ー リ ン グ parsing に base づ い た concentration boundary layer モ デ ル の results agree good と く し た. ま た, そ れ ぞ れ の occasions の レ イ ノ ル ズ number を parsing で o め る と, 50 hz の vibration magnetic field の occasions, the former は about 5 mt で laminar か ら し turbulence に migration, which is low は な く と も 12 mt level で は laminar state の で あ っ た こ と が speculation さ れ た. の above results か ら, vibration magnetic field は マ ク ロ な homogenization, the temperature distribution within the liquid phase concentration の の variations change を with っ た interface の wafer を も た ら し, steaming に 気 圧 の high い composition を む occasions は solid-liquid interface で 発 raw す る 気 bubble の pay the を inhibit す る こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, 気 の 発 が no い occasions, solid liquid interface front は の concentration distribution concentration boundary layer モ デ ル く で good approximation out る こ と が shown さ れ た.

项目成果

Y.Inatomi: "In situ Observation Setup for Semicondutor Growth Interface from Solution in a Magnetic Field" Crystal Research and Technology. 32. 759-768 (1997)

Y.Inatomi：“磁场溶液中半导体生长界面的原位观察装置”晶体研究和技术。

Y.Inatomi: "Visualization technifromque of semiconductor growth interface solution in microgravity" Proc.Of Joint 1st Pan-Pacific Basin Workshopand 4th Japan-China Workshop on MICROGRAVITY SCIENCES. (印刷中). (1999)

Y.Inatomi：“微重力下半导体生长界面解决方案的可视化技术”，第一届泛太平洋盆地研讨会和第四届日中微重力科学研讨会论文集（1999 年）。

Y.Inatomi: "MORPHOLOGICAL CHANGE OF SEMICONDUCTOR GROWTH INTERFACE FROM SOLUTION IN A MAGNETIC EIELD" Journal of Crystal Growth. (印刷中). (1999)

Y.Inatomi：“磁场溶液中半导体生长界面的形态变化”晶体生长杂志（1999 年出版）。

Y.Inatomi: "In situ Observation Setup for Semiconductor Growth Interface from Solution in a Magnetic Field" Crystal Research and Technology. 32. 759-768 (1997)

Y.Inatomi：“磁场溶液中半导体生长界面的原位观察装置”晶体研究和技术。