光学的手法による静磁場中での浮遊メルト結晶化潜熱放出過程のその場観察

静磁场中悬浮熔体结晶潜热释放过程的光学原位观察

• 批准号: 18760004
• 负责人: 小畠 秀和
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-18760004/
• 关键词: 干渉計; 融体; その場観察; メルト-ガス界面

高温融体からのシリコン半導体単結晶育成プロセスでは、結晶化に伴い生じた潜熱の放出によって結晶の品質、形態が決定される。この結晶化潜熱は(1)放射、(2)メルト-結晶間の熱伝導、(3)雰囲気ガスへの熱伝導によって失われる。しかしメルトーガスへの熱伝導による熱損失は未だ定量化なされていない。これは融体からの輻射による熱輸送と雰囲気ガスへの熱伝導による熱輸送が区別できないことが原因のである。本研究ではこのガスへの熱放出過程を定量化することを、干渉計を用いて高温メルト近傍のガス温度・濃度を測定することで明らかにすることを目的としている。干渉計による融体からガスへの熱損失を定量的に評価するためには、融体からの幅射による熱損失も明らかにする必要がある。そこで真空中でモジュレーションカロリメトリーを行い、輻射を支配するシリコン融体の放射率測定を行った。次にガス中でもモジュレーションカロリメトリーを行い、ガス中での"見掛けの放射率"を測定レた。この放射率と見掛けの放射率との差がガスへの熱伝達にとなる。この測定の結果、輻射による熱伝達により失われる熱の約0.5倍のエネルギーがガスへの熱伝達によって失われることが分かった。干渉計を用いたその場観察によるガスへの熱伝達測定の定量化を試みたが、熱物性測定によって得られた熱損失量との比較の結果、干渉計による測定と一致しないことが分かった。これは、(1)対流が存在するため、融体周辺での定常的な温度場を仮定することができない。(2)干渉計測定による定量化ではその視野内で温度を規格化する点が必要であり、その精度によって値がずれるためである。今後、これら問題点を改良した測定を行う必要がある。

High temperature melt body か ら の シ リ コ ン 単 semiconductor crystal bred プ ロ セ ス で は, crystallization に born with い じ た の latent heat release に よ っ て crystallization の が decision quality, form さ れ る. こ の crystallization latent heat は radiation (1), (2) メ ル ト - crystal hot 伝 の guide, (3) 雰 囲 気 ガ ス へ の hot 伝 guide に よ っ て lost わ れ る. <s:1> メ メ ト ト ガスへ ガスへ ガスへ <s:1> heat 伝 conduction による heat loss な not だ quantified なされて な な な だ. こ れ は melting body か ら の radiation に よ る heat transfer と 雰 囲 気 ガ ス へ の hot 伝 guide に よ る heat transfer が difference で き な い こ と が reason の で あ る. This study で は こ の ガ ス へ の heat release process を quantitative す る こ と を, dry involved を with い て high-temperature メ ル ト nearly alongside の ガ ス temperature, concentration determination を す る こ と で Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. Dry involved meter に よ る melting body か ら ガ ス へ の heat loss を に of quantitative evaluation of 価 す る た め に は, melting body か ら の radiation に よ る heat loss も Ming ら か に す る necessary が あ る. そ こ で vacuum で モ ジ ュ レ ー シ ョ ン カ ロ リ メ ト リ ー を い, radiation を dominate す る シ リ コ ン melting body の emissivity measurement line を っ た. In time に ガ ス で も モ ジ ュ レ ー シ ョ ン カ ロ リ メ ト リ ー を い, ガ ス in で の "see hang け の emission rate" を determination レ た. The <s:1> <s:1> emissivity と is seen in the け <s:1> emissivity と <s:1> difference がガスへ <s:1> heat 伝 reaches にとなる. こ の の results, radiation に よ る hot 伝 da に よ り lost わ れ る hot の is about 0.5 times the の エ ネ ル ギ ー が ガ ス へ の hot 伝 da に よ っ て lost わ れ る こ と が points か っ た. Dry involved meter を with い た そ の field 観 examine に よ る ガ ス へ の hot 伝 to determine の quantitative を try み た が, thermal physical properties determination に よ っ て have ら れ た heat loss と の is の results, dry involved に よ る determination と consistent し な い こ と が points か っ た. こ れ は, (1) flow が seaborne す る た め, melting body weeks 辺 で の な of steady temperature field を 仮 set す る こ と が で き な い. (2) dry involved meter measuring に よ る quantitative で は そ の horizons temperature を で normalized す る point が necessary で あ り, そ の precision に よ っ て numerical が ず れ る た め で あ る. In the future, it is necessary to がある improve the を た determination を and う of the <s:1> れら problem points を.

项目成果

静磁場印加により対流を抑制した過冷却シリコン融体に対する非接触レーザー周期加熱カロリメトリー

静磁场抑制对流的过冷硅熔体非接触激光周期性加热量热法

• 发表时间: 2007
• 作者: 小畠秀和;他
• 通讯作者: 他

Si融液密度の温度依存性

硅熔体密度的温度依赖性

• 发表时间: 2007
• 作者: 安達正芳;他
• 通讯作者: 他

高温融体導電材料の熱物性測定方法及び測定装置

高温熔融导电材料热物理性能的测量方法及装置

• 发表时间: 2006

Noncontact Measurement of Thermal Conductivity of Liquid Silicon in a Static Magnetic Field

静磁场中液态硅热导率的非接触测量

• 发表时间: 2007
• 期刊: Appl. Phys. Lett Vol. 90
• 作者: T.Tsukada;H.Kobatake
• 通讯作者: H.Kobatake

静磁場で対流を抑制した過冷却シリコン融体に対する非接触レーザー周期加熱カロリメトリー

静磁场抑制对流过冷硅熔体非接触激光周期加热量热法

• 发表时间: 2007
• 作者: 小畠秀和;他
• 通讯作者: 他