【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.08】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KT0015
利用課題名 / Title
ダイヤモンドと異種材料接合界面の結晶構造解析
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
3C-SiC,4H-CiC,6H-SiC,熱伝導率,結晶構造,電子顕微鏡/Electron microscopy,異種材料接着・接合技術/ Dissimilar material adhesion/bonding technology
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
梁 剣波
所属名 / Affiliation
大阪公立大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
清村 勤
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-402：球面収差補正透過電子顕微鏡
KT-403：モノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
SiCには六方晶（4H、 6H等）、立方晶（3C）等、原子配列の異なる複数種類の結晶形（ポリタイプ）が存在し、4H-SiC、6H-SiCを中心にパワーデバイスの研究開発・実用化が行われてきた。3C-SiCはこれらに比べて結晶構造が単純なため熱伝導率は高いと期待されるが、海外で作製された3C-SiCの熱伝導率の報告値（90 W/m∙K）は、六方晶（6H-SiCの熱伝導率測定値320 W/m∙K）よりも低い値にとどまっていた。本研究では、熱伝導率の評価と原子レベルの解析を用いて実証する。
実験 / Experimental
Si基板上に厚さ100μmの3C-SiCを形成した後、Siを除去することによって3C-SiC自立基板を得て、球面収差補正透過電子顕微鏡(Spherical-aberration-corrected transmission electron microscope)により接合界面の原子配列と結晶性の評価を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
高分解能3C-SiC と3C-SiC/Si接合界面の断面TEM像をFig.1に示す。3C-SiCバルク結晶には、ナノレベルの結晶欠陥は観察されず、原子が規則的に配列していることを確認した。ヘテロ界面に機械的な空洞や亀裂等は観察されず、良好なヘテロ界面が得られた。3C-SiC の高い熱伝導率が低結晶欠陥に起因する。異種材料界面中で最も高い値を示している3C-SiC/Si界面の熱コンダクタンスは、高い品質のヘテロ界面にも起因する。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Figure 1 High-resolution TEM image of 3C-SiC (a) and cross-sectional TEM image of 3C-SiC/Si interface (b).
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Zhe Cheng, High thermal conductivity in wafer-scale cubic silicon carbide crystals, Nature Communications, 13, (2022).
DOI: 10.1038/s41467-022-34943-w
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件