溶融合金を溶媒に用いたシリコンカーバイド半導体の低温結晶成長

以熔融合金为溶剂的碳化硅半导体低温晶体生长

• 批准号: 18860050
• 负责人: 吉川 健
• 金额: $ 1.8万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18860050/
• 关键词: シリコンカーバイド; 溶液成長; 合金溶媒; 溶解度; 液相成長; 状態図

本研究では、次世代半導体材料として注目されるSiCの新規製造法を開発するため、溶融合金を溶媒に用いたSiCの溶液成長法に関する基礎検討を行っている。溶媒の溶融合金については高いSiC溶解度を有することが予想されたFe-Si合金を用いている。SiCの結晶成長を得る上でFe-Si-C系状態図中のSiC飽和液相領域の把握が不可欠であるため、同系の熱力学的再評価を行いそれに基づき状態図の推算を行った。その結果、従来SiCの溶液成長を行う上で注目されなかった金属成分(Fe)富化組成でSiCの飽和液相が存在し、また同液相が高いSiC溶解度を有することが予測された。そこで、Fe富化液相とSiCの平衡実験を1523〜1723Kにて実施し、同液相中のSiC溶解度を調査した。SiCの溶解度はいずれの液相、温度においても0.1mol%以上であり、通常用いられるSi富化溶液と比較し2オーダーほど高値であったことから、溶融Fe-Si合金がSiCの溶液中高速成長を行ううえで好適な液相合金であることを明らかにした。また得られた溶解度と上述した熱力学推算結果との間に良い一致が見られたことから、本研究で再評価を行った熱力学的諸量の妥当性を検証した。さらに温度差法によるFe-Si合金を溶媒に用いたSiCの結晶成長を試みたところ、結晶成長用基板に用いたグラファイト相上にSiCの成長層が確認されたことから、溶融Fe-Si合金を用いたSiCの溶液成長法の可能性を見出した。

In this paper, we focus on the development of new SiC production methods for next-generation semiconductor materials, solution growth methods for molten alloys, and solvent based SiC production methods. Solvents and molten alloys have high SiC solubility, which is expected to be used in Fe-Si alloys. The crystal growth of SiC can be obtained from the state of Fe-Si-C system, and the saturated liquid phase of SiC can be obtained from the thermodynamic reevaluation of the system. As a result, the growth of SiC solution in recent years has been observed. The metal component (Fe) rich composition, the existence of saturated liquid phase of SiC, and the high solubility of SiC in the same liquid phase have been predicted. Equilibrium between Fe-rich liquid phase and SiC was investigated at 1523 ~ 1723K. The solubility of SiC in liquid phase and temperature is above 0.1 mol %. Generally, Si-rich solution is used. Compared with high value, Fe-Si alloy is melted. SiC grows at high speed in solution. The solubility obtained is in good agreement with the thermodynamic calculation results mentioned above. Therefore, this study will re-evaluate the validity of the thermodynamic parameters. The temperature difference method was used to determine the growth of SiC in the solvent.

项目成果

溶融Fe-Si-C合金を利用した低温でのSiC結晶成長の試み

尝试使用熔融 Fe-Si-C 合金在低温下生长 SiC 晶体

• 发表时间: 2007
• 作者: 川西咲子;吉川 健;田中敏宏
• 通讯作者: 田中敏宏