高純度^<28>Si同位体バルク結晶成長

高纯度^<28>Si同位素块状晶体生长

• 批准号: 11875008
• 负责人: 伊藤 公平
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11875008/
• 关键词: 半導体; 同位体; 単結晶成長; バルク; シリコン

半導体用シリコン(Si)は人類が作製した単結晶として最も純度が高く、最も結晶性の優れた材料と言っても過言ではない。それゆえに、現在の超高集積回路が実現された。しかし、地球上に存在するすべてのSi中には^<28>Si、^<29>Si、^<30>Siの3種類の安定同位体が存在し、それぞれの組成比は92.2%(^<28>Si)、4.7%(^<29>Si)、3.1%(^<30>Si)と常に一定である。異なる同位体が同一結晶内に存在するということは、結晶を構成する原子の質量にばらつきがあることを意味し、また、核スピン(^<29>Si同位体のみが核スピンを有する)の分布にもばらつきがあることを意味する。従来、シリコン中の同位体組成を変化させて「質量分布」や「核スピン分布」を制御した例はほとんどなかった。本研究では^<28>Si安定同位体純度を99.92%まで高めた半導体シリコン(Si)バルク単結晶の成長に世界に先駆け成功した。^<28>Siバルク単結晶の熱伝導度は、通常のSiの熱伝導度と比較して室温で60%、100℃で40%向上することが確認され、将来のLSI基板材料として大きな期待が寄せられている。また、^<28>Siバルク単結晶は、量子コンピュータを実現する材料、アボガドロ定数を精確に決定する世界アボガドロ定数標準、ビッグバン理論の検証に関する宇宙物理学研究用センサー、無重力空間における溶融実験に大きな進歩を及ぼす材料として期待されている。本研究で成長された結晶は上記各方面の研究・開発に利用されることになる。

The purity and crystallinity of silicon (Si) used in semiconductors are extremely high. All right, now the super-high-concentration loop is complete. Three stable isotopes, Si<28>, Si and <29><30>Si, exist in Si on Earth, and their composition ratios are 92.2%(<28>Si), 4.7%(<29>Si) and 3.1%(<30>Si). The existence of different isotopes in the same crystal means that the atomic mass of the crystal is different from that of the crystal<29>. The isotope composition in the sample was changed from mass distribution to nuclear distribution. In this study, <28>the purity of Si stable isotope was 99.92%, which was the first success in the growth of semiconductor crystals. <28>The thermal conductivity of Si crystal is 60% at room temperature and 40% at 100℃. It is confirmed that the thermal conductivity of Si crystal is higher than that of Si in general. The thermal conductivity of Si substrate is expected to be higher in the future. The <28>material, quantum chemistry, quantum This study focuses on various aspects of research, development and utilization.

项目成果

K.Takyu,et.al.: "Growth and Characterization of the Isotopically Enriched ^<28>Si Bulk Single Crystal"Japanese Journal of Applied Physics. 38. L1493-L1495 (1990)

K.Takyu等人：“同位素富集^<28>Si块状单晶的生长和表征”日本应用物理学杂志。

伊藤公平: "次世代コンピュータのためのシリコン単結晶"パリティ. 8月号vol.15. 34-35 (2000)

Kohei Ito：“下一代计算机的硅单晶”Parity 8 月号第 15 卷（2000 年）。

伊藤公平: "同位体制御による高熱伝導度シリコン基板の開発-現状と展望-"μTechnology Business. 11月号. 27-30 (1999)

Kohei Ito：“通过同位素控制开发高导热硅衬底 - 现状和前景 -”μTechnology Business 11 月 27-30 号（1999 年）。

K.Takyu,K.M.Itoh,K.Oka,N.Saito,V.I.Ozhogin: "Growth and Characterization of the Isoropically Enriched ^<28>Si Bulk Single Crystal"Jpn.J.Appl.Phys.. 38. L1493-L1495 (1999)

K.Takyu、K.M.Itoh、K.Oka、N.Saito、V.I.Ozhogin：“同位素富集 ^<28>Si 块状单晶的生长和表征”Jpn.J.Appl.Phys.. 38. L1493-L1495 (