昇華法による立方晶SiCインゴットの単結晶成長

升华法生长立方碳化硅铸锭的单晶

基本信息

  • 批准号:
    07650012
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ここでは原料温度を2000℃、基板温度を1900℃、圧力200Tonで成長を行った。3C-SiCはmetastable phaseであるために、成長中に常に過飽和状態にする必要がある。これを実現するために、成長中の圧力を徐々に変化させた。その結果、立方晶SiC(3C-SiC)のバルク成長は以下のパラメーターの強く依存することが判明した。1)基板の両方位、2)面の極性、3)原料-基板間の距離、4)窒素の添加量、などである。具体的には、基板が(0001)面から少しでも傾いていると、6H-SiCが容易に成長するが、特にカーボン面を用い、(0001)面から傾かない自然面を用いると、ほとんど3C-SiCが成長する。原料-基板の距離は小さい方が3C-SiCが成長する。通常の昇華法では、この距離は20mm程度であるが、ここでは3mm以下にした。この方法は近接法と呼ばれるもので、原料から昇華するSiCの分解種が、坩堝内壁周辺の黒鉛の影響を受けずに輸送されるという特徴をもつ。このような配置で、基板と原料の温度勾配が少ないほど3C-SiCの成長確率は多くなった。しかし、この方法ではエピタキシャル薄膜成長は可能であるが、バルク状の厚さにまでは成長するのは困難であった。すなわち、6H-SiC基板の上には3C-SiCは成長するが、双晶が成長しやすく、どうしても一枚の結晶面にならないことである。また成長速度を上げると多結晶が成長することである。Si基板上にCVD方によって成長させた3C-SiCを基板として用いた場合には、容易に3C-SiCが成長するが、厚い基板が得られないのが問題でる。しかし、この方法は有望であるので、今後、厚いCVD膜を形成して、実験を継続する。雰囲気ガスとしてアルゴンに窒素を添加することによっても、3C-SiCの成長領域が拡大することが分かった。しかしながら窒素の流量が増えると多結晶になる傾向がある。最適の窒素添加量を調べる必要がある。また3C-SiCのバルク成長には成長中の高周波電力を安定にすること、および管内圧力を一定に保つことが必要であることが判明した。
The temperature of raw materials is 2000℃, the temperature of substrate is 1900℃, and the pressure is 200Ton. 3C-SiC is in a metastable phase, usually supersaturated during growth. This is the first time that I've seen this. As a result, the growth of cubic SiC(3C-SiC) is strongly dependent on the following factors. 1)orientation of substrate, 2) polarity of surface, 3) distance between raw material and substrate, 4) additive amount of pigment, etc. Specifically, the substrate (0001) surface is less inclined, 6H-SiC is easy to grow, special surface is used,(0001) surface is inclined, 3C-SiC is easy to grow. The distance between the raw material and the substrate is small, so that 3C-SiC can grow. Usually, the sublimation method is about 20mm or less, and the distance is less than 3 mm. The method includes the following steps: close connection, decomposition of SiC, sublimation of raw materials, influence of black lead on the inner wall of crucible, transportation of SiC, etc. The temperature of the substrate and raw materials is adjusted to increase the growth accuracy of 3C-SiC. This method is very difficult to grow thin films. 3C-SiC on 6H-SiC substrate is grown on a single crystalline plane. The growth rate is increasing. 3C-SiC is easy to grow on Si substrates, and thick substrates are difficult to grow. This method is expected to form a thick CVD film in the future. The growth domain of 3C-SiC is very large. The flow rate of the pigment increases and the tendency of crystallization increases. The optimum amount of pigment added is necessary. 3C-SiC is growing rapidly, and the stability of high frequency electric power during growth is necessary to ensure that the pressure in the tube is constant.

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T.Yoshikawa,S.Nishino and J.Saraie: "3C-SiC Bulk Growth by Sublimation Method" Proceedings of 6th International SiC Conference. (掲載予定). (1996)
T. Yoshikawa、S. Nishino 和 J. Saraie:“通过升华法实现 3C-SiC 块状生长”第六届国际 SiC 会议论文集(即将出版)。
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