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テクニカルレポート / Technical Report(1) |
| 公開日 |
2015-03-26 |
| タイトル |
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タイトル |
狭バンドギャップ3元混晶半導体鉛錫テルル単結晶の無重力下における結晶成長 |
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言語 |
jpn |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
狭バンドギャップ半導体 |
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Other |
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主題 |
3元混晶半導体 |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
PbSnTe単結晶 |
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Other |
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主題 |
微小重力環境 |
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Other |
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主題 |
結晶成長 |
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Other |
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主題 |
温度勾配 |
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Other |
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主題 |
1方向凝固法 |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
マランゴニ対流 |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
熱輸送 |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
気泡内在 |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
介在物 |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
組成均一性 |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
モル分率 |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
転位密度 |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
電気伝導度 |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
narrow band gap semiconductor |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
ternary mixed crystal semiconductor |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
PbSnTe single crystal |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
microgravity environment |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
crystal growth |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
temperature gradient |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
unidirectional solidification |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
Marangoni convection |
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en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
heat transport |
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en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
bubble internals |
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en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
inclusion |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
composition homogeneity |
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言語 |
en |
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Other |
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主題 |
mole fraction |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
dislocation density |
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言語 |
en |
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主題Scheme |
Other |
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主題 |
electrical conductivity |
| 資源タイプ |
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資源タイプ識別子 |
http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh |
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資源タイプ |
technical report |
| その他のタイトル（英） |
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その他のタイトル |
Crystal growth of narrow band gap ternary mixed semiconductor PbSnTe single crystal in space |
| 著者 |
山田, 智秋
木下, 恭一
Yamada, Tomoaki
Kinoshita, Kyoichi
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| 著者所属 |
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日本電信電話 基礎研究所 |
| 著者所属 |
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日本電信電話 基礎研究所 |
| 著者所属（英） |
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en |
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Nippon Telegraph and Telephone Corporation Basic Research Laboratories |
| 著者所属（英） |
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en |
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Nippon Telegraph and Telephone Corporation Basic Research Laboratories |
| 出版者 |
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出版者 |
宇宙開発事業団 |
| 出版者（英） |
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出版者 |
National Space Development Agency of Japan (NASDA) |
| 書誌情報 |
宇宙開発事業団技術報告
en : NASDA Technical Memorandum
p. 431-467,
発行日 1994-10-20
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| 抄録 |
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内容記述タイプ |
Abstract |
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内容記述 |
スペースシャトル内の微小重力環境下において、Pb(1-x)Sn(x)Te結晶を温度勾配炉を用いた1方向凝固法により育成した。温度勾配は40度C/cm以上、固化速度は5.5mm/hで、種子結晶を使用し、単結晶化を図った。グラファイト製のバネと窒化ホウ素製の押圧板により融液を種子結晶側に押し付け、融液の自由表面をなくすことによってマランゴニ対流を防止した。実験の結果、直径15mm、長さ約58mmの円柱状結晶が得られた。この結晶では結晶成長開始時の固液界面位置は、地上育成の場合に比べ約10mm高温側へ移動し、種子結晶はわずかしか溶融されていなかった。これは、微小重力下では対流による熱の輸送が抑制されたためと解釈される。微小重力下育成結晶は、局所的に組成不均一な所があった。すなわち、いくつかの大きな気泡が内在し、その気泡の周囲には線形空泡やSn過剰の介在物が観察された。しかしながら、上記以外の気泡の無い所では、宇宙育成結晶の組成均一性は、地上育成の場合に比べ大きく改善されていた。すなわち、成長軸方向の組成均一性が向上しSnTeモル分率が長さ33mmから43mmの約10mmの距離にわたって0.16と一定な領域が得られた。また転位密度は地上育成の平均3x10{6}/平方センチメートルから5x10{5}/平方センチメートルに低下していた。さらに、電気的特性において、宇宙育成結晶の均一組成部は地上育成に比べ約2倍以上の高移動度を示した。これらは、微小重力下での熱対流抑制効果を立証するものである。また、今回の飛行実験において直径0.5mmから11mmの数10個の球状結晶がバネの上やバネの間に成長していた。バネが球状結晶成長のための空間と核生成の場を提供したためである。球状結晶の原料は融液溜め部からBNるつぼと押圧板の微小な隙間(ギャップ〜0.1mm)を通ってバネ室へ運ばれて来たものであると考えられる。実験操作手順から判断すると、これらの球状結晶は1方向凝固が終了した後の冷却過程において成長し、結晶成長速度は速かったと推定される。十分な晶癖が発達せず、また一部においてSn過剰の介在物が見られるのは、高成長速度が一因と思われる。しかし、いくつかの小さな結晶においては転位密度は10{4}/平方センチメートル台で、地上育成の場合よりも約2桁小さかった。この理由は、球状結晶が容器壁と接せずに成長したため、容器壁から機械的応力を受けなかったためと考えられる。 |
| 抄録（英） |
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内容記述タイプ |
Other |
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内容記述 |
Crystal growth of Pb(1-x)Sn(x)Te was conducted by unidirectional solidification technique using temperature gradient furnace under microgravity environment in space shattle. Single crystal was made by using a seed crystal maintaining temperature more than 40 C/cm and 5.5 mm/h of solidification speed. Diminishing free surface of melts by pressing melts to seed crystal with a spring made of graphite and a push-plate made of boron nitride, suppression of Marangoni convection was attempted. 15 mm in diameter and 58 mm in length of cylindrical crystal was obtained from the experiment. In this crystal, position of solid-liquid interface at initiation of crystal growth moved to high temperature side by about 10 mm compared to ground crystal growth, and a small amount of seed crystal was fused. It is suggested from the results that suppression of heat transport due to convection is made under microgravity environment. Crystal grown under microgravity has locally ununiform composition. That is, some big bubbles internally presents, and linear vacancies or Sn surplus inclusions are observed around the bubbles. At location where no bubbles present, however, composition homogeneity of space grown crystal was remarkably improved compared with ground grown crystal. That is, beside composition homogeneity along growth axis was improved, 0.16 of constant region of SnTe mole fraction was obtained over about 10 mm ranging from 33 mm to 43 mm in length. Further, dislocation density decreased from 3x10(exp 6) per sq cm of mean value of ground grown crystals to 5x10(exp 5) /sq cm. Moreover, on electrical properties, homogeneous composition area of space grown crystal showed high electron mobility more than two times of ground grown crystal. These phenomena suggest that thermal convection suppression is effective under microgravity. In this flight experiment, it was found that several tens of spherical crystals having 0.5 - 11 mm in diameter had grown on springs or among gap of springs. It is because the springs provided space for growth of spherical crystal and place for nucleation. It is guessed that raw material of spherical crystal was carried from reservoir of melts to spring chamber through small gap (approximately 0.1 mm) between BN crucible and push-plate. Further, it is guessed from the experimental procedures that these spherical crystals grew during cooling after end of unidirectional solidification and growth rate was rapid. And, it is high growth rate why enough crystal habit did not develop and Sn surplus inclusions were partially observed. However, dislocation density of some small crystals is order of 10(exp 4) /sq cm, and it is as low as factor of two compared to ground grown crystal. It is considered as reason that spherical crystal did not suffer mechanical stresses from container wall because of growth without contact of spherical crystal to container wall. |
| ISSN |
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収録物識別子タイプ |
ISSN |
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収録物識別子 |
1345-7888 |
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収録物識別子タイプ |
NCID |
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収録物識別子 |
AN00364784 |
| 資料番号 |
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内容記述タイプ |
Other |
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内容記述 |
資料番号: AA0004116001 |
| レポート番号 |
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内容記述タイプ |
Other |
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内容記述 |
レポート番号: NASDA-TMR-940002 V.2 |
04116001.pdf (2.2 MB)
