純シリコン及びゲルマニウムをドープしたシリコン結晶の成長挙動のその場観察

纯硅和掺锗硅晶体生长行为的原位观察

• 批准号: 11F01049
• 负责人: 宇田 聡
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01049/
• 关键词: シリコン; 融液成長; デンドライト成長; 平衡形; シリコンゲルマニウム; その場観察; 固液界面; 組成的過冷却

太陽電池や半導体基板用のシリコンバルク結晶は、キャスト法やチョクラルスキー法のような融液成長法により作製されている。高品質なバルク結晶を作製するためには、シリコン融液からシリコン結晶が成長するメカニズムの基礎的理解が不可欠である。本研究は、シリコン結晶の融液成長において、従来不明であった、デンドライト成長メカニズム、ゲルマニウムをドーピングしたシリコン結晶の固液界面形状形成メカニズム、およびシリコン結晶の平衡形・成長形を解明することを目的とした。これらの課題を解決するために、融液成長過程のその場観察装置を用いた実験を行った。本研究により、デンドライト結晶の成長速度と双晶間隔の関係、成長速度と過冷却度の関係が実験的に明らかにされ、デンドライト結晶の成長速度式を導出することに成功した。デンドライト結晶の成長速度は双晶間隔に大きく依存することが明らかとなった。また、ゲルマニウムをドープすると、組成的過冷却の影響により固液界面の不安定化が促進されることを明らかにした。固液界面の不安定化により、界面形状が平坦からジグザグ状のファセット界面へと変化する時の臨界成長速度に及ぼすゲルマニウム濃度の影響を明らかにした。さらに、シリコン結晶の成長形と平衡形を実験的に明らかにし、平衡形の解析からシリコンの各面の固液界面エネルギーを算出した。以上の結果は、結晶成長の学術的な進歩に貢献する成果であり、また、高品質バルク結晶成長においても重要な知見となる。

Solar cells and semiconductor substrates using のシリコンバルクcrystal and キャストmethod The チョクラルスキー法のようなmelt growth method によりされている. High-quality Nautilus crystallizer and Nautilus melt liquid The basic understanding of the growth of Rino crystallization and growth is indispensable. The purpose of this study is to determine the growth of the crystallized melt of Semen, and the origin is unknown.った、デンドライトgrowthメカニズム、ゲルマニウムをドーピンThe shape of solid-liquid interface of グしたシリコン crystal forms メカニズム, およびシリコン crystal のequilibrium shape and growth shape を解明することをpurpose とした. The solution to the problem was solved, and the field observation device for the molten growth process was used. This study studies the relationship between the growth rate and the distance between twin crystals of により and デンドライト crystals, and the relationship between the growth rate and the degree of supercooling. The に明らかにされ and the デンドライトcrystallized growth rate formula of the が実験 successfully derived the することにした. The growth rate of デンドライトcrystal and the distance between twin crystals are large and dependent on each other.また、ゲルマニウムをドープすると、The influence of supercooling of the composition によりUnstabilization of the solid-liquid interface がPromote the されることを明らかにした. The solid-liquid interface is unstable, and the interface shape is flat, and the interface shape is flat. The influence of the critical growth rate of the chemical changes and the concentration of the raw materials is clear.さらに, シリコン crystal growth shape and balanced shape を実験 of に明らかにし, flat The analysis of the balance shape and the solid-liquid interface of each surface are calculated. The results of the above, academic contributions to crystallization growth, and achievements, high-quality crystallization growth, and knowledge are important.

项目成果

Dependence of Si faceted dendrite growth velocity on twin spacing and undercooling

Si 面枝晶生长速度对孪晶间距和过冷度的依赖性

• 发表时间: 2011
• 作者: 楊新波;藤原航三;宇田聡
• 通讯作者: 宇田聡

The critical growth velocity for planar-to-faceted interfaces transformation in SiGe crystals

• DOI: 10.1063/1.3698336
• 发表时间: 2012-04
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Xinbo Yang;K. Fujiwara;N. Abrosimov;Raira Gotoh;J. Nozawa;H. Koizumi;A. Kwasniewski;S. Uda

Crystal and faceted dendrite growth of silicon near (100)

(100) 附近硅的晶体和多面枝晶生长

• DOI: 10.1016/j.actamat.2012.03.010
• 发表时间: 2012
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: Xinbo Yang;K.Fujiwara;R.Gotoh;K.Maeda;J.Nozawa;H.Koizumi;S.Uda
• 通讯作者: S.Uda