東北大学研究者紹介

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カキモト　コウイチ

柿本　浩一

Koichi Kakimoto

所属

金属材料研究所　材料設計研究部　先端結晶工学研究部門

職名

特任教授（研究）

学位

工学博士（東京大学）
工学修士（東京大学）

researchmap

https://researchmap.jp/read0189098

J-GLOBAL ID

200901021046105589

経歴 10

2022年2月～継続中

東北大学　未来科学技術共同研究センター　特任教授
2021年4月～ 2022年1月

九州大学　応用力学研究所　特任教授
2001年4月～ 2021年3月

九州大学　応用力学研究所　教授
1996年10月～ 2001年3月

九州大学　機能物質科学研究所　助教授
1995年～ 1996年

東北大学金属材料研究所客員教授
1995年～ 1996年

Visiting professor, IMR Tohoku University
1985年～ 1996年

NEC基礎研究所研究員
1985年～ 1996年

NEC Fundamental Research Laboratories.
1989年～ 1991年

ルーバン大学研究員
1989年～ 1991年

Researcher, Universite catholique des Louvain

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学歴 4

東京大学　工学系研究科　電子工学専門課程

～ 1985年
東京大学

～ 1985年
埼玉大学　理工学部　電子工学科

～ 1979年
埼玉大学

～ 1979年

委員歴 5

国際結晶成長機構　会長

2016年8月～ 2023年8月
日本結晶成長学会　会長

2016年4月～ 2019年11月
学術振興会145委員会　副委員長

2010年4月～ 2016年8月
IOCG　Secretary

2010年8月～ 2012年8月
日本結晶成長学会　副会長

2010年4月～

所属学協会 5

日本マイクログラビティ応用学会
Electrochemical Society
化学工学会
応用物理学会
日本結晶成長学会

研究キーワード 5

電子材料工学
結晶成長
Inorganic Material
Electronic Material
Crystal Engineering

研究分野 4

ナノテク・材料 / 無機材料、物性 /
ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 電気電子材料工学 /
ナノテク・材料 / 結晶工学 /
ナノテク・材料 / 応用物性 /

受賞 9

フランク賞

2025年8月　国際結晶成長機構　バルク結晶成長における研究と応用に資する新規数学物理化学モデル、実験的検証法の開発と普及
業績賞および赤﨑勇賞

2023年12月　日本結晶成長学会　結晶成長機構の大規模数値解析と半導体結晶の高品質化
文部科学大臣表彰科学技術賞（研究)

2019年6月　文部科学省
ルーマニア物質科学結晶成長会議賞

2017年7月　ルーマニア物質科学結晶成長会議
貢献賞

2014年11月　日本結晶成長学会
注目論文賞

2006年6月　日本物理学会誌
貢献賞

2005年8月　日本結晶成長学会
化学工学会計算流体力学賞

1996年
日本結晶成長学会論文賞

1989年

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論文 183

Heat transfer in β-Ga<inf>2</inf>O<inf>3</inf> crystal grown through a skull melting method

Koichi Kakimoto, Isao Takahashi, Taketoshi Tomida, Vladimir V. Kochurikhin, Kei Kamada, Satoshi Nakano, Akira Yoshikawa

Journal of Crystal Growth　629　2024年3月1日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2023.127553 　

ISSN：0022-0248
Study of twisting of β-Ga<inf>2</inf>O<inf>3</inf> crystals based on optical absorption and thermal conductivity anisotropy in the crystals grown by the Czochralski method

Koichi Kakimoto, Isao Takahashi, Taketoshi Tomida, Vladimir V. Kochurikhin, Kei Kamada, Satoshi Nakano, Akira Yoshikawa

Journal of Crystal Growth　628　2024年2月15日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2023.127550 　

ISSN：0022-0248
Effect of crucible thermal conductivity on dislocation distribution in crystals in a silicon carbide physical vapor transport furnace

Kazuma Miyazaki, Satoshi Nakano, Shin ichi Nishizawa, Koichi Kakimoto

Journal of Crystal Growth　603　2023年2月1日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2022.126981 　

ISSN：0022-0248
Carbon monoxide concentrations in a Czochralski growth furnace

Y. Miyamura, H. Harada, S. Nakano, S. Nishizawa, K. Kakimoto

Journal of Crystal Growth　558　2021年3月15日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2020.126015 　

ISSN：0022-0248
Phase diagram of the Ag<inf>2</inf>SnS<inf>3</inf>–ZnS pseudobinary system for Ag<inf>2</inf>ZnSnS<inf>4</inf> crystal growth

Akira Nagaoka, Kenji Yoshino, Koichi Kakimoto, Kensuke Nishioka

Journal of Crystal Growth　555　2021年2月1日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2020.125967 　

ISSN：0022-0248
Analysis of the Effect of Cusp-Shaped Magnetic Fields on Heat, Mass, and Oxygen Transfer Using a Coupled 2D/3D Global Model

Koichi Kakimoto, Xin Liu, Satoshi Nakano

Crystal Research and Technology　2021年
出版者・発行元： John Wiley and Sons Inc
DOI： 10.1002/crat.202100092 　

ISSN：1521-4079 0232-1300
Numerical analysis of phosphorus concentration distribution in a silicon crystal during directional solidification process

Satoshi Nakano, Xin Liu, Xue-Feng Han, Koichi Kakimoto

Crystals　11　(1)　1-10　2021年1月1日
出版者・発行元： MDPI AG
DOI： 10.3390/cryst11010027 　

ISSN：2073-4352
Absolute surface energies of oxygen-adsorbed GaN surfaces

Takahiro Kawamura, Toru Akiyama, Akira Kitamoto, Masayuki Imanishi, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

Journal of Crystal Growth　549　125868-125868　2020年11月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2020.125868 　

ISSN：0022-0248
Numerical analysis of dopant concentration in 200 mm (8 inch) floating zone silicon

Xue-Feng Han, Xin Liu, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

Journal of Crystal Growth　545　2020年9月1日
出版者・発行元： Elsevier B.V.
DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2020.125752 　

ISSN：0022-0248
Dislocation Propagation in Si 300 mm Wafer during High Thermal Budget Process and Its Optimization

Ryohei Sato, Koichi Kakimoto, Wataru Saito, Shin Ichi Nishizawa

Proceedings of the International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs　2020-September　494-497　2020年9月

DOI： 10.1109/ISPSD46842.2020.9170035 　

ISSN：1063-6854
3D Numerical Analysis of the Asymmetric Three-Phase Line of Floating Zone for Silicon Crystal Growth 査読有り

Xue-Feng Han, Xin Liu, Satoshi Nakano, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Koichi Kakimoto

CRYSTALS　10　(2)　2020年2月

DOI： 10.3390/cryst10020121 　

ISSN：2073-4352
3D numerical study of the asymmetric phenomenon in 200 mm floating zone silicon crystal growth 査読有り

Xue-Feng Han, Xin Liu, Satoshi Nakano, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　532　2020年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2019.125403 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Transient global modeling for the pulling process of Czochralski silicon crystal growth. I. Principles, formulation, and implementation of the model 査読有り

Xin Liu, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Xue-feng Han, Satoshi Nakano, Shin-ichi Nishizawa, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　532　2020年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2019.125405 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Transient global modeling for the pulling process of Czochralski silicon crystal growth. II. Investigation on segregation of oxygen and carbon 査読有り

Xin Liu, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Xue-feng Han, Satoshi Nakano, Shin-ichi Nishizawa, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　532　2020年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2019.125404 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
In-situ measurement of CO gas concentration in a Czochralski furnace of silicon crystals 査読有り

Y. Miyamura, H. Harada, X. Liu, S. Nakano, Shinichi Nishizawa, Koichi Kakimoto

Journal of Crystal Growth　507　154-156　2019年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2018.11.017 　

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Power devices with high-performance require long carrier lifetimes within their silicon crystals. This paper reports the in-situ measurement of carbon monoxide in a Czochralski growth furnace of silicon single crystals. Moreover, this paper reports analytical investigation on contamination to silicon melt as functions of pressure in the furnace, argon gas flow velocity and gap width between the melt and a thermal shield. The experimental results show the carbon contamination to the melt increases when the pressure increases and the flow rate decreases. Increase of the gap width increases the contamination of carbon. We could explain the results qualitatively using a simple transport model.
Carbon impurity in crystalline silicon

Bing Gao, Koichi Kakimoto

Handbook of Photovoltaic Silicon　437-462　2019年1月1日
出版者・発行元： Springer Berlin Heidelberg
DOI： 10.1007/978-3-662-56472-1_21 　
First-principles study of polar, nonpolar, and semipolar GaN surfaces during oxide vapor phase epitaxy growth 査読有り

Takahiro Kawamura, Akira Kitamoto, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, Toru Akiyama

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　57　(11)　2018年11月

DOI： 10.7567/JJAP.57.115504 　

ISSN：0021-4922

eISSN：1347-4065
Numerical analyses and experimental validations on transport and control of carbon in Czochralski silicon crystal growth 査読有り

Xin Liu, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Xue-feng Han, Satoshi Nakano, Shin-ichi Nishizawa, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　499　8-12　2018年10月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2018.07.020 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Determination of C concentration in P-doped n-type Czochralski-grown Si crystals by liquid N temperature photoluminescence after electron irradiation 査読有り

Ishikawa Yoichiro, Tajima Michio, Kiuchi Hirotatsu, Ogura Atsushi, Miyamura Yoshiji, Harada Hirofumi, Kakimoto Koichi

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　57　(8)　2018年8月

DOI： 10.7567/JJAP.57.08RB06 　

ISSN：0021-4922
Relationship between dislocation density and oxygen concentration in silicon crystals during directional solidification 査読有り

Tomoro Ide, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Masato Imai, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

Crystals　8　(6)　2018年6月7日
出版者・発行元： MDPI AG
DOI： 10.3390/cryst8060244 　

ISSN：2073-4352
Do thermal donors reduce the lifetimes of Czochralski-grown silicon crystals? 査読有り

Y. Miyamura, H. Harada, S. Nakano, Shinichi Nishizawa, Koichi Kakimoto

Journal of Crystal Growth　489　1-4　2018年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2018.02.034 　

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High-performance electronics require long carrier lifetimes within their silicon crystals. This paper reports the effects of thermal donors on the lifetimes of carriers in as-grown n-type silicon crystals grown by the Czochralski method. We grew silicon crystals with two different concentrations of thermal donors using the following two cooling processes: one was cooled with a 4-h halt after detaching the crystal from the melt, and the other was cooled continuously. The crystal grown with the cooling halt contained higher concentrations of thermal donors of the order of 1 × 10¹³ cm⁻³, while the crystal without the halt had no thermal donors. The measured bulk lifetimes were in the range of 15–18 ms. We concluded that thermal donors in Czochralski-grown silicon crystals do not act to reduce their lifetimes.
3D Global Heat Transfer Model on Floating Zone for Silicon Single Crystal Growth 査読有り

Xue-Feng Han, Xin Liu, Satoshi Nakano, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Koichi Kakimoto

CRYSTAL RESEARCH AND TECHNOLOGY　53　(5)　2018年5月

DOI： 10.1002/crat.201700246 　

ISSN：0232-1300

eISSN：1521-4079
Effect of oxygen on dislocation multiplication in silicon crystals 査読有り

Wataru Fukushima, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Masato Imai, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

Journal of Crystal Growth　486　45-49　2018年3月15日
出版者・発行元： Elsevier B.V.
DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2017.12.030 　

ISSN：0022-0248
Relationship between carbon concentration and carrier lifetime in CZ-Si crystals 査読有り

Y. Miyamura, H. Harada, S. Nakano, Shinichi Nishizawa, Koichi Kakimoto

Journal of Crystal Growth　486　56-59　2018年3月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2018.01.020 　

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This paper aims to clarify the effect of carbon concentration on carrier lifetime in as-grown n-type and non-doped silicon crystals produced via the Czochralski (CZ) method. We grew n-type and non-doped silicon single crystals with 3-in. diameters along with different carbon and phosphorous contents. The resistivity, concentrations of oxygen and carbon, and lifetime were measured using four-point measurements, Fourier-transform infrared spectroscopy, and the eddy current method, respectively. The oxygen concentrations of the crystals were 6–8 × 10¹⁷ atoms/cm³, and the bulk lifetimes ranged from 10 to 20 ms. The carrier lifetime of CZ silicon crystals depended on dopant concentration but had no significant dependence on carbon concentration.
3D numerical simulation of free surface shape during the crystal growth of floating zone (FZ) silicon 査読有り

Xue-Feng Han, Xin Liu, Satoshi Nakano, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　483　269-274　2018年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2017.12.012 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Effect of controlled crucible movement on melting process and carbon contamination in Czochralski silicon crystal growth 査読有り

Xin Liu, Xue-Feng Han, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　483　241-244　2018年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2017.12.016 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Thermodynamic analysis of trimethylgallium decomposition during GaN metal organic vapor phase epitaxy

Kazuki Sekiguchi, Hiroki Shirakawa, Kenta Chokawa, Masaaki Araidai, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, Kenji Shiraishi

Japanese Journal of Applied Physics　57　(4S)　04FJ03-1-4　2018年

DOI： 10.7567/JJAP.57.04FJ03 　
DFT modeling of carbon incorporation in GaN(0001) and GaN(000-1) metalorganic vapor phase epitaxy 国際誌国際共著査読有り

Pawel Kempisty, Yoshihiro Kangawa, Akira Kusaba, Kenji Shiraishi, Stanislaw Krukowski, Michal Bockowski, Koichi Kakimoto, Hiroshi Amano

Applied Physics Letters　111　(14)　141602:1-141602:5　2017年10月2日
出版者・発行元： AIP Publishing
DOI： 10.1063/1.4991608 　
Numerical analysis of the relation between dislocation density and residual strain in silicon ingots used in solar cells

S. Nakano, B. Gao, K. Jiptner, H. Harada, Y. Miyamura, T. Sekiguchi, M. Fukuzawa, K. Kakimoto

Journal of Crystal Growth　474　130-134　2017年9月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2016.12.007 　

ISSN：0022-0248
Reduction of carbon contamination during the melting process of Czochralski silicon crystal growth 査読有り

Xin Liu, Bing Gao, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　474　3-7　2017年9月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2016.12.013 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Three-dimensional analysis of dislocation multiplication during thermal process of grown silicon with different orientations 査読有り

B. Gao, S. Nakano, H. Harada, Y. Miyamura, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　474　121-129　2017年9月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2016.12.059 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Modeling the Non-Equilibrium Process of the Chemical Adsorption of Ammonia on GaN(0001) Reconstructed Surfaces Based on Steepest-Entropy-Ascent Quantum Thermodynamics 国際誌国際共著査読有り

Akira Kusaba, Guanchen Li, Michael R. von, Spakovsky, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

Materials　10　(8)　948:1-948:13　2017年8月15日
出版者・発行元： Multidisciplinary Digital Publishing Institute
DOI： 10.3390/ma10080948 　
First-principles study of the surface phase diagrams of GaN(0001) and (000-1) under oxide vapor phase epitaxy growth conditions

Takahiro Kawamura, Akira Kitamoto, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

PHYSICA STATUS SOLIDI B-BASIC SOLID STATE PHYSICS　254　(8)　1600706-1-6　2017年8月

DOI： 10.1002/pssb.201600706 　

ISSN：0370-1972

eISSN：1521-3951
On the phase transformation of single-crystal 4H-SiC during nanoindentation 査読有り

Mitsuhiro Matsumoto, Hu Huang, Hirofumi Harada, Koichi Kakimoto, Jiwang Yan

JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS　50　(26)　2017年7月

DOI： 10.1088/1361-6463/aa7489 　

ISSN：0022-3727

eISSN：1361-6463
Theoretical study of the composition pulling effect in InGaN metalorganic vapor-phase epitaxy growth

Yuya Inatomi, Yoshihiro Kangawa, Tomonori Ito, Tadeusz Suski, Yoshinao Kumagai, Koichi Kakimoto, Akinori Koukitu

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　56　(7)　078003-1-3　2017年7月

DOI： 10.7567/JJAP.56.078003 　

ISSN：0021-4922

eISSN：1347-4065
Thermodynamic analysis of (0001) and (000-1) GaN metalorganic vapor phase epitaxy 国際誌国際共著査読有り

Akira Kusaba, Yoshihiro Kangawa, Pawel Kempisty, Hubert Valencia, Kenji Shiraishi, Yoshinao Kumagai, Koichi Kakimoto, Akinori Koukitu

Japanese Journal of Applied Physics　56　(7)　070304:1-070304:4　2017年6月8日
出版者・発行元： IOP Publishing
DOI： 10.7567/JJAP.56.070304 　
Effect of the packing structure of silicon chunks on the melting process and carbon reduction in Czochralski silicon crystal growth 査読有り

Xin Liu, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　468　595-600　2017年6月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2016.09.062 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Numerical analysis of dislocation density and residual stress in a GaN single crystal during the cooling process 査読有り

S. Nakano, B. Gao, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　468　839-844　2017年6月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2017.01.034 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
First-principles and thermodynamic analysis of trimethylgallium (TMG) decomposition during MOVPE growth of GaN

K. Sekiguchi, H. Shirakawa, Y. Yamamoto, M. Araidai, Y. Kangawa, K. Kakimoto, K. Shiraishi

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　468　950-953　2017年6月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2016.12.044 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Ab initio model for GaAs1-xNx chemical beam epitaxy using GaAs(100) surface stability over As-2, H-2, and N-2

Hubert Valencia, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　56　(6)　060306-1-3　2017年6月

DOI： 10.7567/JJAP.56.060306 　

ISSN：0021-4922

eISSN：1347-4065
Chemical beam epitaxy of GaAs1-xNx using MMHy and DMHy precursors, modeled by ab initio study of GaAs(100) surfaces stability over As-2, H-2 and N-2

Hubert Valencia, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　468　557-561　2017年6月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2016.11.056 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Ab initio model for GaAs

Valencia Hubert, Kangawa Yoshihiro, Kakimoto Koichi

Jpn. J. Appl. Phys.　56　(6)　60306-60306　2017年5月18日
出版者・発行元： Institute of Physics
DOI： 10.7567/JJAP.56.060306 　

ISSN：0021-4922

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A model for the chemical beam epitaxy (CBE) of GaAs<inf>1−</inf><inf>x</inf>N<inf>x</inf>was previously constructed on the basis of first-principles calculations of (100) surfaces of GaAs with As<inf>2</inf>and H<inf>2</inf>adsorptions and As/N substitution to simulate As<inf>2</inf>, H<inf>2</inf>, and N<inf>2</inf>mixed gas conditions. We previously demonstrated that this model can be used to predict the temperature and pressure dependences of the growth behavior in metal–organic chemical vapor deposition (MOCVD). In this paper, we show that little modification is needed to transpose this model to CBE experiments. Our model allows us to predict transition temperatures at which Arrhenius regimes of N<inf>2</inf>incorporation are changed. Additionally, an explanation of the trend of resulting regimes is given, which is based on the analysis of surface stability during growth at different temperatures.
Thermodynamic considerations of the vapor phase reactions in III-nitride metal organic vapor phase epitaxy

Kazuki Sekiguchi, Hiroki Shirakawa, Kenta Chokawa, Masaaki Araidai, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, Kenji Shiraishi

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　56　(4)　04CJ04-1-4　2017年4月

DOI： 10.7567/JJAP.56.04CJ04 　

ISSN：0021-4922

eISSN：1347-4065
Improved thermodynamic analysis of gas reactions for compound semiconductor growth by vapor-phase epitaxy

Yuya Inatomi, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, Akinori Koukitu

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　56　(3)　038002-1-3　2017年3月

DOI： 10.7567/JJAP.56.038002 　

ISSN：0021-4922

eISSN：1347-4065
Development of carbon transport and modeling in Czochralski silicon crystal growth 査読有り

Xin Liu, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

CRYSTAL RESEARCH AND TECHNOLOGY　52　(1)　2017年1月

DOI： 10.1002/crat.201600221 　

ISSN：0232-1300

eISSN：1521-4079
First Principles and Themodynamical Studies on Matel Organic Vaper Phase Epitaxy of GaN

Kenji Shiraishi, Kazuki Sekiguchi, Hiroki Shirakawa, Kenta Chokawa, Masaaki Araidai, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

ECS Transactions　80　(1)　295-301　2017年

DOI： 10.1149/08001.0295ecst 　
Dislocation behavior in seed-cast grown Si ingots based on crystallographic orientation 査読有り

Karolin Jiptner, Yoshiji Miyamura, Hirofumi Harada, Bing Gao, Koichi Kakimoto, Takashi Sekiguchi

PROGRESS IN PHOTOVOLTAICS　24　(12)　1513-1522　2016年12月

DOI： 10.1002/pip.2708 　

ISSN：1062-7995

eISSN：1099-159X
Advances in modeling semiconductor epitaxy: Contributions of growth orientation and surface reconstruction to InN metalorganic vapor phase epitaxy 国際誌国際共著査読有り

Akira Kusaba, Yoshihiro Kangawa, Pawel Kempisty, Kenji Shiraishi, Koichi Kakimoto, Akinori Koukitu

Applied Physics Express　9　(12)　125601:1-125601:4　2016年11月17日
出版者・発行元： IOP Publishing
DOI： 10.7567/APEX.9.125601 　

ISSN：1882-0778

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We propose a newly improved thermodynamic analysis method that incorporates surface energies. The new theoretical approach enables us to investigate the effects of the growth orientation and surface reconstruction. The obtained knowledge would be indispensable for examining the preferred growth conditions in terms of the contribution of the surface state. We applied the theoretical approach to study the growth processes of InN(0001) and [Formula: see text] by metalorganic vapor phase epitaxy. Calculation results reproduced the difference in optimum growth temperature. That is, we successfully developed a new theoretical approach that can predict growth processes on various growth surfaces.
Growth of semiconductor silicon crystals 査読有り

Koichi Kakimoto, Bing Gao, Xin Liu, Satoshi Nakano

PROGRESS IN CRYSTAL GROWTH AND CHARACTERIZATION OF MATERIALS　62　(2)　273-285　2016年6月

DOI： 10.1016/j.pcrysgrow.2016.04.014 　

ISSN：0960-8974
Total pressure-controlled PVT SiC growth for polytype stability during using 2D nucleation theory 査読有り

S. Araki, B. Gao, S. Nishizawa, S. Nakano, K. Kakimoto

CRYSTAL RESEARCH AND TECHNOLOGY　51　(5)　344-348　2016年5月

DOI： 10.1002/crat.201500344 　

ISSN：0232-1300

eISSN：1521-4079
Numerical analysis of dislocation density and residual strain in multicrystalline silicon for solar cells using experimental verification

Nakano Satoshi, Gao Bing, Jiptner Karolin, Harada Hirofumi, Miyamura Yoshiji, Sekiguchi Takashi, Fukuzawa Masayuki, Kakimoto Koichi

九州大学応用力学研究所所報　150　1-5　2016年3月
出版者・発行元： Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University
DOI： 10.15017/1660355 　

ISSN：1345-5664

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A three-dimensional (3D) Haasen-Alexander-Sumino model (HAS model) has been developed to study the dislocation density and residual strain in the crystal. We compared the difference between calculation results and experimental results. The results show that the HAS model can evaluate the dislocation density and residual strain in the crystal semiquantitatively. And the residual strain for a multicrystal is lower than that for a mono-like crystal. In the case of mono-like crystal, the dislocation generation is small and the thermal stress cannot relax easily, then residual strain is high. In the case of the multicrystal, the dislocation generation is large and there are so many grains, then the thermal stress can relax easily and residual strain is low.
Strain energy analysis of screw dislocations in 4H-SiC by molecular dynamics

Takahiro Kawamura, Mitsutoshi Mizutani, Yasuyuki Suzuki, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　55　(3)　031301-1-5　2016年3月

DOI： 10.7567/JJAP.55.031301 　

ISSN：0021-4922

eISSN：1347-4065
Theoretical approach to surface reconstruction of InN(0001) during raised-pressure metalorganic vapor-phase epitaxy 国際誌査読有り

Akira Kusaba, Yoshihiro Kangawa, Yoshio Honda, Hiroshi Amano, Koichi Kakimoto

Japanese Journal of Applied Physics　55　(5S)　05FM01:1-05FM01:4　2016年2月26日
出版者・発行元： IOP Publishing
DOI： 10.7567/JJAP.55.05FM01 　

ISSN：0021-4922

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We investigated the surface reconstruction of InN(0001) during raised-pressure metalorganic vapor-phase epitaxy using an ab initio-based approach. We observed that the reconstructed structure changes from In-rich surfaces such as In bilayer and monolayer surfaces to an ideal surface with increasing growth temperature. In addition, we investigated the effects of surface reconstruction on the growth process using a newly improved thermodynamic analysis method. Although no barrier is present in the growth reaction when the In-rich surfaces appear, the results suggest that the surface phase acts as a barrier in the growth reaction when the ideal surface appears. Furthermore, we discuss the growth conditions that enable high-temperature growth with a smooth reaction path.
Orientation dependency of dislocation generation in Si growth process 査読有り

Karolin Jiptner, Yoshiji Miyamura, Bing Gao, Hirofumi Harada, Koichi Kakimoto, Takashi Sekiguchi

Solid State Phenomena　242　15-20　2016年
出版者・発行元： Trans Tech Publications Ltd
DOI： 10.4028/www.scientific.net/SSP.242.15 　

ISSN：1662-9779
50 cm size seed cast Si ingot growth and its characterization 査読有り

Takashi Sekiguchi, Yoshiji Miyamura, Hirofumi Harada, Karolin Jiptner, Jun Chen, Ronit R. Prakash, Satoshi Nakano, Bing Gao, Koichi Kakimoto

Solid State Phenomena　242　30-34　2016年
出版者・発行元： Trans Tech Publications Ltd
DOI： 10.4028/www.scientific.net/SSP.242.30 　

ISSN：1662-9779
Ab initio study of GaAs(100) surface stability over As2, H2 and N2 as a model for vapor-phase epitaxy of GaAs1-xNx 査読有り

Valencia H, Kangawa Y, Kakimoto K

Journal of Crystal Growth　432　6-14　2015年12月15日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2015.09.005 　

ISSN：0022-0248
Single-Seed Casting Large-Size Monocrystalline Silicon for High-Effi ciency and Low-Cost Solar Cells 査読有り

Bing Gao, Satoshi Nakano, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Takashi Sekiguchi, Koichi Kakimoto

ENGINEERING　1　(3)　378-383　2015年9月

DOI： 10.15302/J-ENG-2015032 　

ISSN：2095-8099

eISSN：2096-0026
Growth and characterization of Cu2ZnSn(S,Se)4 single crystal grown by traveling heater method 査読有り

Akira Nagaoka, Akira Nagaoka, Ryoji Katsube, Shigeru Nakatsuka, Kenji Yoshino, Tomoyasu Taniyama, Hideto Miyake, Koichi Kakimoto, Michael A. Scarpulla, Yoshitaro Nose

Journal of Crystal Growth　423　9-15　2015年8月
出版者・発行元：
DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2015.04.012 　

ISSN：0022-0248
Structural and optical properties of AIN grown by solid source solution growth method 査読有り

Yoshihiro Kangawa, Hiroshige Suetsugu, Michael Knetzger, Elke Meissner, Kouji Hazu, Shigefusa F.Chichibu, Takashi Kajiwara, Satoru Tanaka, Yosuke Iwasaki, Koichi Kakimoto

Japanese Journal of Applied Physics　54　085501-1-5　2015年7月

DOI： 10.7567/JJAP.54.085501 　

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8405
Numerical investigation of carbon and silicon carbide contamination during the melting process of the Czochralski silicon crystal growth 査読有り

Xin Liu, Bing Gao, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

CRYSTAL RESEARCH AND TECHNOLOGY　50　(6)　458-463　2015年6月

DOI： 10.1002/crat.201500014 　

ISSN：0232-1300

eISSN：1521-4079
Real-time observation system development for high-temperature liquid/solid interfaces and its application to solid-source solution growth of AlN 国際誌国際共著査読有り

Yoshihiro Kangawa, Akira Kusaba, Hiroaki Sumiyoshi, Hideto Miyake, Michał Boćkowski, Koichi Kakimoto

Applied Physics Express　8　(6)　065601:1-065601:3　2015年6月1日
出版者・発行元： IOP Publishing
DOI： 10.7567/APEX.8.065601 　

ISSN：1882-0778

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Interfacial phenomena at the liquid/solid interface under high temperatures were observed in real time to understand the growth process of AlN during solid-source solution growth. In this study, we used an AlN/α-Al<inf>2</inf>O<inf>3</inf>template as the substrate; these wide-bandgap materials made the substrate transparent to visible light. Therefore, we observed the morphology of the liquid/solid interface through the template from the bottom. In this investigation, a polycrystal formed because of melt-back etching during the initial stage of growth; nevertheless, we succeeded in obtaining real-time images of interfacial phenomena.
Numerical investigation of carbon contamination during the melting process of Czochralski silicon crystal growth 査読有り

Xin Liu, Bing Gao, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　417　58-64　2015年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2014.07.040 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Modeling of basal plane dislocations in single-crystal sapphire

Gao Bing, Kakimoto Koichi

Reports of Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University = 九州大学応用力学研究所所報　(148)　1-6　2015年3月
出版者・発行元： Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University
DOI： 10.15017/1526335 　

ISSN：1345-5664

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The Alexander-Haasen model was originally used to model the multiplication of the mobile dislocations in crystalline silicon. Here, we extend this model for studying multiplication of basal plane dislocations (BPDs) in single-crystal sapphire. By fitting the Alexander-Haasen model to experimental data, we find that the model accurately describes the plastic deformation of sapphire caused by BPDs. The application of the Alexander-Haasen model to sapphire growth made it possible to minimize the dislocation density and residual stress in growing crystals by optimizing the furnace structure and operation conditions. We apply the Alexander-Haasen model to investigate the dynamical deformation of single-crystal sapphire during cooling process, and examine the effect of the cooling rate on the generation of BPDs and residual stress. Finally, we present the BPD distribution and discuss the main factor that influences the generation of BPDs.
半導体材料結晶成長に関する数値解析

柿本浩一

表面科学学術講演会要旨集　35　63-63　2015年
出版者・発行元：公益社団法人日本表面科学会
DOI： 10.14886/sssj2008.35.0_63 　

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<br><br>結晶成長は表面界面で生じるために、表面界面の情報を数値解析に盛り込むことで、結晶の成長過程を定量的に数値解析することが可能となる。本発表では、SiCの結晶成長で問題とねる結晶多形の制御について紹介する。第一原理計算に基づく原子レベルの解析により求めた表面エネルギーと、連続体モデルによる過飽和度との関係から、結晶多形の核生成確率を算出し、優先して成長する結晶多形を予測可能とする解析結果等を紹介する。
Numerical analysis of impurities and dislocations during silicon crystal growth for solar cells 査読有り

Bing Gao, Koichi Kakimoto

Lecture Notes in Physics　916　241-272　2015年
出版者・発行元： Springer Verlag
DOI： 10.1007/978-4-431-55800-2_5 　

ISSN：0075-8450
Control of extended defects in cast and seed cast Si ingots for photovoltaic application 査読有り

Takashi Sekiguchi, Karolin Jiptner, Ronit R. Prakash, Jun Chen, Yoshiji Miyamura, Hirofumi Harada, Satoshi Nakano, Bin Gao, Koichi Kakimoto

PHYSICA STATUS SOLIDI C: CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 12, NO 8　12　(8)　1094-1098　2015年

DOI： 10.1002/pssc.201400230 　

ISSN：1862-6351
Advantage in solar cell efficiency of high-quality seed cast mono Si ingot

Yoshiji Miyamura, Hirofumi Harada, Karolin Jiptner, Satoshi Nakano, Bing Gao, Koichi Kakimoto, Kyotaro Nakamura, Yoshio Ohshita, Atsushi Ogura, Shin Sugawara, Takashi Sekiguchi

Applied Physics Express　8　(6)　62301-62301　2015年1月1日
出版者・発行元： Institute of Physics
DOI： 10.7567/APEX.8.062301 　

ISSN：1882-0778
Fluid Dynamics: Modeling and Analysis 査読有り

Koichi Kakimoto, Bing Gao

Handbook of Crystal Growth: Bulk Crystal Growth: Second Edition　2　845-870　2014年12月17日
出版者・発行元： Elsevier Inc.
DOI： 10.1016/B978-0-444-63303-3.00021-3 　
Carbon Contamination during Melting Process of Czochralski Silicon Crystal Growth

Liu Xin, Gao Bing, Nakano Satoshi, Kakimoto Koichi

九州大学応用力学研究所所報　147　1-5　2014年9月
出版者・発行元： Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University
DOI： 10.15017/1526210 　

ISSN：1345-5664

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Czochralski (CZ) growth of single silicon (Si) crystals is invariably accompanied by transport of impurities such as carbon (C), oxygen (O) and related compounds produced by reactions at high temperatures. To study the generation and accumulation of C during the melting process, a transient global model was developed including coupled O and C transport. The enthalpy method for phase change problem was introduced to investigate the melting process. Transport phenomena of C, O and related compounds were predicted by considering five chemical reactions in the furnace. The dynamic behavior of impurities was revealed during the melting process of the Si feedstock. It was found that contamination with C is activated once the melting front contacts the argon gas. The results indicate that C accumulated during the melting process. For accurate control of C contamination in CZ-Si crystals, the accumulation of C during the melting stage should be taken into account.
Crystal growth of 50 cm square mono-like Si by directional solidification and its characterization 査読有り

Y. Miyamura, H. Harada, K. Jiptner, J. Chen, R. R. Prakash, S. Nakano, B. Gao, K. Kakimoto, T. Sekiguchi

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　401　133-136　2014年9月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2014.03.016 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Grain growth of cast-multicrystalline silicon grown from small randomly oriented seed crystal 査読有り

Ronit R. Prakash, Takashi Sekiguchi, Karolin Jiptner, Yoshiji Miyamura, Jun Chen, Hirofumi Harada, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　401　717-719　2014年9月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2013.01.067 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
Alexander-Haasen Model of Basal Plane Dislocations in Single-Crystal Sapphire 査読有り

B. Gao, S. Nakano, N. Miyazaki, K. Kakimoto

CRYSTAL GROWTH & DESIGN　14　(8)　4080-4086　2014年8月

DOI： 10.1021/cg500705t 　

ISSN：1528-7483

eISSN：1528-7505
Molecular dynamics simulation of graphene growth by surface decomposition of 6H-SiC(0001) and [Formula: see text]

Iguchi Ryosuke, Kawamura Takahiro, Suzuki Yasuyuki, Inoue Masato, Kangawa Yoshihiro, Kakimoto Koichi

Jpn. J. Appl. Phys.　53　(6)　65601-65601　2014年5月13日
出版者・発行元： Institute of Physics
DOI： 10.7567/JJAP.53.065601 　

ISSN：0021-4922
Characterization of residual strain in Si ingots grown by the seed-cast method 査読有り

Karolin Jiptner, Masayuki Fukuzawa, Yoshiji Miyamura, Hirofumi Harada, Koichi Kakimoto, Takashi Sekiguchi

GETTERING AND DEFECT ENGINEERING IN SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY XV　205-206　94-99　2014年

DOI： 10.4028/www.scientific.net/SSP.205-206.94 　

ISSN：1012-0394
Study of the effect of doped impurities on polytype stability during PVT growth of SiC using 2D nucleation theory 査読有り

T. Shiramomo, B. Gao, F. Mercier, S. Nishizawa, S. Nakano, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　385　95-99　2014年1月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2013.03.036 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
10 cm diameter mono cast Si growth and its characterization

Y. Miyamura, H. Harada, K. Jiptner, J. Chen, R. R. Prakash, J. Y. Li, T. Sekiguchi, T. Kojima, Y. Ohshita, A. Ogura, M. Fukuzawa, S. Nakano, B. Gao, K. Kakimoto

GETTERING AND DEFECT ENGINEERING IN SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY XV　205-206　89-93　2014年

DOI： 10.4028/www.scientific.net/SSP.205-206.89 　

ISSN：1012-0394
太陽電池用多結晶シリコンにおける転位密度・残留応力と総熱流出量の関係

中野智, 高冰, 原田博文, 宮村佳児, 柿本浩一

九州大学応用力学研究所所報　145　73-77　2013年9月
出版者・発行元：九州大学応用力学研究所
DOI： 10.15017/1526125 　

ISSN：1345-5664

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Multicrystalline silicon is major materials for solar cells because of cost-effectiveness. The unidirectional Solidification process is an important method for growing multicrystalline silicon ingot for solar cells. The requirements for photovoltaic industry are increase the conversion efficiency and yield rate of solar cells. Dislocation density and residual stress are main problems for multicrystalline silicon ingot to improve the quality for solar cells. The multiplication of dislocation and the residual stress in the crystal affect each other during cooling process. Therefore, it is important to control dislocation density and residual stress during the cooling process to get high-quality solar cells. We investigated the influence of outgoing total heat transfer rate on dislocation density and residual stress in multicrystalline silicon using the unidirectional solidification process for solar cells. The results showed that dislocation density and residual stress depend on outgoing total heat transfer rate from the crystal. This phenomenon is due to the change of energy in the crystal.
Relationship between oxygen impurity distribution in multicrystalline solar cell silicon and the use of top and side heaters during manufacture 査読有り

S. Nakano, B. Gao, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　375　62-66　2013年7月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2013.04.001 　

ISSN：0022-0248
Highly efficient and stable implementation of the Alexander-Haasen model for numerical analysis of dislocation in crystal growth 査読有り

B. Gao, S. Nakano, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　369　32-37　2013年4月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2013.01.039 　

ISSN：0022-0248
Evaluation of residual strain in directional solidified mono-Si ingots 査読有り

Karolin Jiptner, Masayuki Fukuzawa, Yoshiji Miyamura, Hirofumi Harada, Koichi Kakimoto, Takashi Sekiguchi

PHYSICA STATUS SOLIDI C: CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 10, NO 1　10　(1)　141-145　2013年

DOI： 10.1002/pssc.201200884 　

ISSN：1862-6351
Electrical Properties of Cu2ZnSnS4 Single Crystal 査読有り

Akira Nagaoka, Kenji Yoshino, Hideto Miyake, Tomoyasu Taniyama, Koichi Kakimoto

2013 IEEE 39TH PHOTOVOLTAIC SPECIALISTS CONFERENCE (PVSC)　2621-2624　2013年

ISSN：0160-8371
First principles approach to C aggregation process during 0th graphene growth on SiC(0001) 査読有り

Inoue Masato, Kageshima Hiroyuki, Kangawa Yoshihiro, Kakimoto Koichi

PHYSICS OF SEMICONDUCTORS　1566　129-130　2013年

DOI： 10.1063/1.4848319 　

ISSN：0094-243X
Numerical Analysis of the Dislocation Density in Multicrystalline Silicon for Solar Cells by the Vertical Bridgman Process

Makoto Inoue, Satoshi Nakano, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, BING GAO, Yoshihiro KANGAWA, Koichi Kakimoto

INTERNATIONAL JOURNAL OF PHOTOENERGY　706923-1-8　2013年

DOI： 10.1155/2013/706923 　
Reduction of polycrystalline grains region near the crucible wall during seeded growth of monocrystalline silicon in a unidirectional solidification furnace 査読有り

B. Gao, S. Nakano, H. Harada, Y. Miyamura, T. Sekiguchi, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　352　(1)　47-52　2012年8月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2011.11.084 　

ISSN：0022-0248
Thermodynamical analysis of polytype stability during PVT growth of SiC using 2D nucleation theory

T. Shiramomo, B. Gao, F. Mercier, S. Nishizawa, S. Nakano, Y. Kangawa, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　352　(1)　177-180　2012年8月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2012.01.023 　

ISSN：0022-0248
Numerical analysis of the velocity of SiC growth by the top seeding method 査読有り

F. Inui, B. Gao, S. Nakano, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　348　(1)　71-74　2012年6月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2012.03.036 　

ISSN：0022-0248
The impact of pressure and temperature on growth rate and layer uniformity in the sublimation growth of AlN crystals 査読有り

B. Gao, S. Nakano, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　338　(1)　69-74　2012年1月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2011.11.030 　

ISSN：0022-0248
Evaluation of Silicon Substrates Fabricated by Seeding Cast Technique

TACHIBANA T, SAMESHIMA T, KOJIMA T, ARAFUNE K, KAKIMOTO K, MIYAMURA Y, HARADA H, SEKIGUCHI T, OHSHITA Y, OGURA A

Mater Sci Forum　725　133-136　2012年

DOI： 10.4028/www.scientific.net/MSF.725.133 　

ISSN：0255-5476
Reducing Impurities of Multicrystalline Silicon in a Unidirectional Solidification Furnace for Solar Cells 査読有り

B. Gao, S. Nakano, K. Kakimoto

JOM　63　(10)　43-46　2011年10月

ISSN：1047-4838
Computer modeling of crystal growth of silicon for solar cells 査読有り

Lijun Liu, Xin Liu, Zaoyang Li, Koichi Kakimoto

Frontiers of Energy and Power Engineering in China　5　(3)　305-312　2011年9月

DOI： 10.1007/s11708-011-0155-9 　

ISSN：1673-7393 1673-7504
Thermodynamic analysis of SiC polytype growth by physical vapor transport method 査読有り

K. Kakimoto, B. Gao, T. Shiramomo, S. Nakano, Shi-ichi Nishizawa

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　324　(1)　78-81　2011年6月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2011.03.059 　

ISSN：0022-0248
Numerical analysis of cooling rate dependence on dislocation density in multicrystalline silicon for solar cells 査読有り

S. Nakano, X. J. Chen, B. Gao, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　318　(1)　280-282　2011年3月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.11.009 　

ISSN：0022-0248
3D numerical analysis of the influence of material property of a crucible on stress and dislocation in multicrystalline silicon for solar cells 査読有り

X. J. Chen, S. Nakano, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　318　(1)　259-264　2011年3月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.10.067 　

ISSN：0022-0248
Effects of argon flow on impurities transport in a directional solidification furnace for silicon solar cells 査読有り

Zaoyang Li, Lijun Liu, Wencheng Ma, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　318　(1)　304-312　2011年3月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.11.030 　

ISSN：0022-0248
Effects of argon flow on heat transfer in a directional solidification process for silicon solar cells 査読有り

Zaoyang Li, Lijun Liu, Wencheng Ma, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　318　(1)　298-303　2011年3月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.11.040 　

ISSN：0022-0248
Effect of crucible cover material on impurities of multicrystalline silicon in a unidirectional solidification furnace 査読有り

B. Gao, S. Nakano, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　318　(1)　255-258　2011年3月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.10.158 　

ISSN：0022-0248
Influence of reaction between silica crucible and graphite susceptor on impurities of multicrystalline silicon in a unidirectional solidification furnace 査読有り

B. Gao, S. Nakano, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　314　(1)　239-245　2011年1月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.12.006 　

ISSN：0022-0248
Numerical analysis of light elements transport in a unidirectional solidification furnace 査読有り

Koichi Kakimoto, Bing Gao, Satoshi Nakano

PHYSICA STATUS SOLIDI C: CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 8, NO 3　8　(3)　2011年

DOI： 10.1002/pssc.201000117 　

ISSN：1862-6351
GaAsN気相エピキタシーにおける混晶組成の理論的検討

川野潤, 寒川義裕, 屋山巴, 伊藤智徳, 柿本浩一, 纐纈明伯

日本結晶成長学会誌　38　128-136　2011年

DOI： 10.19009/jjacg.38.2_128 　
半導体バルク結晶成長における熱と物質の輸送と成長速度との関係

柿本浩一, Gao Bing, 中野智, 寒川義裕

日本結晶成長学会誌　38　86-92　2011年

DOI： 10.19009/jjacg.38.2_86 　
Calculation of phase diagrams of the Li3N-Al system for AlN growth

T. Yayama, Yoshihiro KANGAWA, Koichi Kakimoto

PHYSICA STATUS SOLIDI C　8　(5)　1581-1584　2011年

DOI： 10.1002/pssc.201000888 　
固体原料を用いたAlN溶液成長法に関する研究

寒川義裕, B. M. Eelbaum, 桑野範之, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　38　58-63　2011年
Analysis of SiC crystal sublimation growth by fully coupled compressible multi-phase flow simulation 査読有り

B. Gao, X. J. Chen, S. Nakano, S. Nishizawa, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　312　(22)　3349-3355　2010年11月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.08.032 　

ISSN：0022-0248
Global simulation of coupled carbon and oxygen transport in a Czochralski furnace for silicon crystal growth 査読有り

B. Gao, K. Kakimoto

Journal of Crystal Growth　312　(20)　2972-2976　2010年10月1日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.07.026 　

ISSN：0022-0248
Comparison and application of several turbulence models in simulation of crystal growth

Xin Liu, Li-Jun Liu, Yuan Wang, K. Kakimoto

Kung Cheng Je Wu Li Hsueh Pao/Journal of Engineering Thermophysics　31　(9)　1500-1503　2010年9月

ISSN：0253-231X
Numerical Analysis of Selected Processes in Directional Solidification of Silicon for Photovoltaics 査読有り

Koichi Kakimoto

Crystal Growth Technology: Semiconductors and Dielectrics　65-74　2010年7月19日
出版者・発行元： Wiley-VCH
DOI： 10.1002/9783527632879.ch4 　
Marangoni Convection in Crystal Growth 査読有り

Arne Cröll, Taketoshi Hibiya, Suguru Shiratori, Koichi Kakimoto, Lijun Liu

Crystal Growth Processes Based on Capillarity: Czochralski, Floating Zone, Shaping and Crucible Techniques　413-464　2010年4月20日
出版者・発行元： John Wiley and Sons
DOI： 10.1002/9781444320237.ch7 　
Modeling of the 3D Unsteady Melt Flow in an Industrial-Scale Cz-Si Crystal Growth Using LES Method 査読有り

Xin Liu, Lijun Liu, Yuan Wang, Koichi Kakimoto

CHINA SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY INTERNATIONAL CONFERENCE 2010 (CSTIC 2010)　27　(1)　1035-1039　2010年

DOI： 10.1149/1.3360747 　

ISSN：1938-5862

eISSN：1938-6737
Development and Application of a Structured/Unstructured Combined Mesh Scheme for Global Modeling of a Directional Solidification Process of Silicon 査読有り

Zaoyang Li, Lijun Liu, Koichi Kakimoto

CHINA SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY INTERNATIONAL CONFERENCE 2010 (CSTIC 2010)　27　(1)　1047-1052　2010年

DOI： 10.1149/1.3360749 　

ISSN：1938-5862
Global Simulation of Coupled Carbon and Oxygen Transport in a Unidirectional Solidification Furnace for Solar Cells 査読有り

B. Gao, S. Nakano, K. Kakimoto

JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY　157　(2)　H153-H159　2010年

DOI： 10.1149/1.3262584 　

ISSN：0013-4651
Gedanken experiment on point defects in unidirectional solidified single crystalline silicon with no dislocations 査読有り

X. J. Chen, S. Nakano, L. J. Liu, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　312　(2)　192-197　2010年1月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2009.10.035 　

ISSN：0022-0248
Numerical Analysis of Oxygen and Carbon Transport in a Unidirectional Solidification Furnace 査読有り

B. Gao, K. Kakimoto, S. Nakano

CHINA SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY INTERNATIONAL CONFERENCE 2010 (CSTIC 2010)　27　(1)　1015-1020　2010年

DOI： 10.1149/1.3360744 　

ISSN：1938-5862
Numerical Analysis of Oxygen and Carbon Transport in a Unidirectional Solidification Furnace 査読有り

B. Gao, K. Kakimoto, S. Nakano

PHOTOVOLTAICS FOR THE 21ST CENTURY 5　25　(15)　19-24　2010年

ISSN：1938-5862
Theoretical analyses of In incorporation and compositional instability in coherently grown InGaN thin films

Tomoe Yayama, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, Akinori Koukitu

PHYSICA STATUS SOLIDI C: CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 7, NO 7-8　7　(7-8)　2249-2251　2010年

DOI： 10.1002/pssc.200983475 　

ISSN：1862-6351
Theoretical approach to structural stability of GaN: How to grow cubic GaN

Y. Kangawa, T. Akiyama, T. Ito, K. Shiraishi, K. Kakimoto

Journal of Crystal Growth　311　3106-3109　2009年5月1日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2009.01.117 　

ISSN：0022-0248
太陽電池用シリコン多結晶中の析出物が微結晶形成に及ぼす影響

松尾整, 久松翔, 柿本浩一

九州大学応用力学研究所所報　(136)　39-44　2009年3月
出版者・発行元：九州大学応用力学研究所
DOI： 10.15017/27051 　

ISSN：1345-5664

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We investigated the relationship between the formation of small grains and distribution of precipitates such as Si_3N_4 and SiON in a multicrystalline silicon ingot grown by the unidirectional solidification method. Si_3N_4 precipitate was mainly observed inside the small grain region, while SiON was mainly precipitated outside there. We found that SiON started to precipitate prior to formation of Si_3N_4 precipitates. Therefore, precipitation of SiON prior to precipitation of Si_3N_4 plays a key role in the formation of small grains.
Effect of crucible rotation on oxygen concentration in the polycrystalline silicon grown by the unidirectional solidification method 査読有り

S. Nakano, L. J. Liu, X. J. Chen, H. Matsuo, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　311　(4)　1051-1055　2009年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2008.12.020 　

ISSN：0022-0248
Monte Carlo simulation of atomic arrangement in InGaN thin film grown by MOVPE 査読有り

Kangawa Yoshihiro, Kakimoto Koichi, Ito Tomonori, Koukitu Akinori

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　311　(3)　463-465　2009年1月15日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2008.09.014 　

ISSN：0022-0248
Distributions of light elements and their precipitations grown by unidirectional solidification method in multicrystalline silicon for solar cells 査読有り

H. Matsuo, S. Hisamatsu, Y. Kangawa, K. Kakimoto

ECS Transactions　18　(1)　1037-1042　2009年

DOI： 10.1149/1.3096569 　

ISSN：1938-5862 1938-6737
Prediction of melt-crystal interface shape and melt convection in a large-scale CZ-Si growth system using RANS and LES methods in global simulation 査読有り

Xin Liu, Lijun Liu, Zaoyang Li, Yuan Wang, Koichi Kakimoto

ECS Transactions　18　(1)　983-988　2009年

DOI： 10.1149/1.3096561 　

ISSN：1938-5862 1938-6737
Optical charaterization of Ag/Ga composition ratio in AgGaSe2 thin film 査読有り

Hitoshi Matsuo, Takahiro Tokuda, Kenji Yoshino, Aya Kinoshita, Tetsuo Ikari, Koichi Kakimoto, Satoru Seto

PHYSICA STATUS SOLIDI C - CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 6, NO 5　6　(5)　1070-+　2009年

DOI： 10.1002/pssc.200881138 　

ISSN：1862-6351
Modeling and simulation of Si crystal growth from melt 査読有り

Lijun Liu, Hiroaki Miyazawa, Satoshi Nakano, Xin Liu, Zaoyang Li, Koichi Kakimoto

PHYSICA STATUS SOLIDI C - CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 6, NO 3　6　(3)　645-+　2009年

DOI： 10.1002/pssc.200880705 　

ISSN：1862-6351
Possibility of AlN vapor phase epitaxy using Li3N as a nitrogen source

Y. Kangawa, T. Nagano, K. Kakimoto

PHYSICA STATUS SOLIDI C: CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 6, SUPPL 2　6　S340-S343　2009年

DOI： 10.1002/pssc.200880910 　

ISSN：1862-6351
Heat and impurity transfer mechanisms of Czochralski and directional solidification processes

K. Kakimoto, X. J. Chen, L. J. Liu, H. Miyazawa, H. Matsuo, S. Nakano, S. Hisamatsu, Y. Kangawa

ECS Transactions　18　(1)　925-933　2009年

DOI： 10.1149/1.3096556 　
Influence of compositional changes of source materials on AlN synthesis using Li-Al-N solvent

T. Nagano, Y. Kangawa, K. Kakimoto

PHYSICA STATUS SOLIDI C　6　S336-S339　2009年

DOI： 10.1002/pssc.200880908 　
Numerical Analysis of mc-Si Crystal Growth

K. Kakimoto, H. Matsuo, S. Hisamatsu, B. Ganesh, B. Gao, X. J. Chen, L. J. Liu, Y. Kangawa

Solid State Phenomena　156-158　193-198　2009年

DOI： 10.4028/www.scientific.net/SSP.156-158.193 　
Global Analysis of Effects of Magnetic Field Configuration on Melt/Crystal Interface Shape and Melt Flow in a Cz-Si Crystal Growth 査読有り

Koichi Kakimoto, Lijun Liu

Crystal Growth Technology: From Fundamentals and Simulation to Large-scale Production　195-204　2008年11月25日
出版者・発行元： Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
DOI： 10.1002/9783527623440.ch7 　
Study on thermal stress in a silicon ingot during a unidirectional solidification process 査読有り

X. J. Chen, S. Nakano, L. J. Liu, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　(19)　4330-4335　2008年9月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2008.07.027 　

ISSN：0022-0248
Analysis of oxygen incorporation in unidirectionally solidified multicrystalline silicon for solar cells 査読有り

Hitoshi Matsuo, R. Bairava Ganesh, Satoshi Nakano, Lijun Liu, Koji Arafune, Yoshio Ohshita, Masafumi Yamaguchi, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　(7-9)　2204-2208　2008年4月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2007.12.017 　

ISSN：0022-0248
Carbon concentration and particle precipitation during directional solidification of multicrystalline silicon for solar cells 査読有り

Lijun Liu, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　(7-9)　2192-2197　2008年4月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2007.11.165 　

ISSN：0022-0248
Global analysis of GaN growth using a solution technique

D. Kashiwagi, R. Gejo, Y. Kangawa, L. Liu, F. Kawamura, Y. Mori, T. Sasaki, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　(7-9)　1790-1793　2008年4月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2007.10.061 　

ISSN：0022-0248
立方晶GaNの成長過程と構造安定性(<特集>安定・準安定:閃亜鉛鉱構造とウルツ鉱構造)

寒川義裕, 秋山亨, 伊藤智徳, 白石賢二, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　34　(4)　213-217　2008年1月31日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN：0385-6275

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GaNなどの窒化物半導体は青色LED (Light Emitting Diode)などの発光素子として広く用いられている.これら窒化物半導体は,一般に安定相である六方晶系のウルツ鉱型構造(h-GaN)をもつが,近年,成長条件によっては準安定相である立方晶系の閃亜鉛鉱型構造(c-GaN)をもつ結晶も得られることが報告されている.本研究では,MBE (Molecular Beam Epitaxy)成長における準安定相c-GaNの成長条件を,気相の自由エネルギーを考慮した第一原理計算手法により解析した.解析結果から,h-GaNの混入に寄与する{111}ファセット面成長を抑制できる成長条件が存在することが示された.
Investigation of the thermal conductivity of a fullerene peapod by molecular dynamics simulation

T. Kawamura, Y. Kangawa, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　2301-2305　2008年

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2007.11.041 　
Numerical investigation of crystal growth process of bulk Si and nitrides

K. Kakimoto, L. Liu, H. Miyazawa, S. Nakano, D. Kashiwagi, X. J. Chen, Y. Kangawa

CRYSTAL RESEARCH AND TECHNOLOGY　42　(12)　1185-1189　2007年12月

DOI： 10.1002/crat.200711004 　

ISSN：0232-1300
気相の自由エネルギーを考慮した第一原理計算による立方晶GaN気相成長の成長初期過程解析

寒川義裕, 松尾有里子, 秋山亨, 伊藤智徳, 白石賢二, 柿本浩一

九州大学応用力学研究所所報　(133)　135-138　2007年9月
出版者・発行元：九州大学応用力学研究所
DOI： 10.15017/26841 　

ISSN：1345-5664

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We carried out theoretical analyses based on ab initio calculations in which free energy of the vapor phase is incorporated to determine the initial growth kinetics of c-GaN on GaN(001)-(4x1). The feasibility of the theoretical approach had been confirmed by calculations of Ga adsorption-desorption transition temperature and transition beam equivalent pressures on the GaAs(001)-(4x2)β2 surface in our previous work [Y. Kangawa, et al., Surf. Sci. 493 (2001) 178]. The results of calculations suggest that no Ga adsorption occurs on the initial surface under typical growth conditions but that a Ga adsorption site appears after N adsorption on GaN(001)-(4x1). That is, in the initial growth stage of c-GaN on GaN(001)-(4x1), a N-adsorbed structure is formed and then Ga adsorbs on the N adatom.
Three-dimensional global modeling of a unidirectional solidification furnace with square crucibles 査読有り

Lijun Liu, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　303　(1)　165-169　2007年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2006.11.274 　

ISSN：0022-0248
Partly three-dimensional calculation of silicon Czochralski growth with a transverse magnetic field 査読有り

Koichi Kakimoto, Lijun Liu

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　303　(1)　135-140　2007年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2006.11.152 　

ISSN：0022-0248
Ab initio-based approach on initial growth kinetics of GaN on GaN (001)

Y. Kangawa, Y. Matsuo, T. Akiyama, T. Ito, K. Shiraishi, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　301　75-78　2007年4月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2006.11.110 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
マルチヒーターを使用した一方向性凝固法によるシリコン多結晶育成時の熱流動解析

中野智, 劉立軍, 柿本浩一

九州大学応用力学研究所所報　(132)　27-36　2007年3月
出版者・発行元：九州大学応用力学研究所
DOI： 10.15017/26826 　

ISSN：1345-5664

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Ingot-casting method is an important method for producing high efficient solar cells with using multi-crystalline silicon. High efficient solar cells depend on the quality of the multi-crystalline silicon. However, generation of dislocation in solid is serious problem in ingot-casting method. The melt-crystal interface shape and axial temperature gradients in solid are closely connected with generation of dislocation in solid. Therefore, it is important to analyze thermal field, convection of melt and melt-crystal interface shape in the crucible to optimize ingot-casting method. 2D axisymmetric global simulation was carried out to clarify silicon crystal growth. The global model of heat transfer in the furnace includes the convective heat transfer of melt, the conductive heat transfer in all components, and the radiative heat transfer among all components in the furnace. We used three types of heat system by using two of three heaters. Distribution of power in the heaters was modified to study how such distribution modifies the temperature distribution. We changed position of heater1 and length of heater2 to study the effect of distance between position of three heaters and the melt-crystal interface. We studied the effect of which heaters we used, input heater power distribution and difference of position in three heaters on the melt-crystal interface shape, the thermal field and convection of melt in the crucible.
分子動力学法による機能性材料の熱伝導率解析

河村貴宏, 寒川義裕, 柿本浩一

九州大学応用力学研究所所報　(132)　21-26　2007年3月
出版者・発行元：九州大学応用力学研究所
DOI： 10.15017/26825 　

ISSN：1345-5664

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We investigated the thermal conductivity of functional materials such as GaN/AIN quantum dots am carbon nanotubes by molecular dynamics simulation. Equilibrium molecular dynamics based on Green Kubo's formula was employed for calculation of thermal conductivity. The results showed that thermal conductivity of GaN/AIN QDs parallel to the wetting layers decreased due to the effect of quantum dots, and increased with the thickness of superlattice period. The dependence of thermal conductivity on tube diameter, tube length and temperature for Single-Walled carbon Nanotubes and on number of multiwalled layers for Multi-Walled Carbon Nanotubes was investigated. The results showed that the thermal conductivity as a cylinder had no dependence on tube diameter of SWCNTs and number of multiwalled layers MWCNTs. The values of thermal conductivity were investigated in the range of 300 to 400 W/mK.
Theoretical approach to initial growth kinetics of GaN on GaN(001)

Y. Kangawa, Y. Matsuo, T. Akiyama, T. Ito, K. Shiraishi, K. Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　300　(1)　62-65　2007年3月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2006.10.203 　

ISSN：0022-0248

eISSN：1873-5002
An investigation of thermal conductivity of nitride-semiconductor nanostructures by molecular dynamics simulation

Takahiro Kawamura, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　298　251-253　2007年1月

DOI： 10.1016/j.jcrsgro.2006.10.025 　

ISSN：0022-0248
Molecular dynamics simulation of thermal conductivity of GaN/AlN quantum dot superlattices

Takahiro Kawamura, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

PHYSICA STATUS SOLIDI C - CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 4 NO 7 2007　4　(7)　2289-+　2007年

DOI： 10.1002/pssc.200674784 　

ISSN：1862-6351
InGaN混晶半導体における原子配列の理論的検討

寒川義裕, 柿本浩一, 伊藤智徳, 纐纈明伯

応用物理　76　495-498　2007年
c-GaN分子線エピタキシーにおける成長初期過程の理論解析

寒川義裕, 松尾有里子, 秋山亨, 伊藤智徳, 白石賢二, 柿本浩一

クリスタルレターズ　36　44-48　2007年
Enhanced diffusion of boron in silicon by cw CO2 laser irradiation 査読有り

H. Yamada-Kaneta, K. Tanahashi, K. Kakimoto, S. Suto

SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS　38　(12-13)　1683-1686　2006年12月

DOI： 10.1002/sia.2411 　

ISSN：0142-2421
01aB11 GaN/GaN(001)における成長初期過程の理論検討(半導体エピ(2),第36回結晶成長国内会議)

寒川義裕, 松尾有里子, 秋山亨, 伊藤智徳, 白石賢二, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　33　(4)　207-207　2006年11月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
DOI： 10.19009/jjacg.33.4_207 　

ISSN：0385-6275

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We carried out theoretical analyses based on the ab initio calculations incorporates free energy of vapor phase in order to find the initial growth process of cubic GaN in GaN(001)-(4x1). The results suggest that N attached structure appears at the initial growth stage, and then Ga adsorbs on the N attached GaN(001)-(4x1) surface. Considering these process, we performed Monte Carlo simulations. The results imply that maximum point of Ga coverage after 1/32 monolayer supply shifted toward Ga-rich condition from V/III=1.0.
Direct observation of vacancy in silicon using sub-Kelvin ultrasonic measurements 査読有り

Terutaka Goto, Hiroshi Yamada-Kaneta, Yasuhiro Saito, Yuichi Nemoto, Koji Sato, Koichi Kakimoto, Shintaro Nakamura

MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B-SOLID STATE MATERIALS FOR ADVANCED TECHNOLOGY　134　(2-3)　233-239　2006年10月

DOI： 10.1016/j.mseb.2006.07.038 　

ISSN：0921-5107
Analysis of temperature and impurity distributions in a unidirectional-solidification process for multi-crystalline silicon of solar cells by a global model 査読有り

Koichi Kakimoto, Lijun Liu, Satoshi Nakano

MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B-SOLID STATE MATERIALS FOR ADVANCED TECHNOLOGY　134　(2-3)　269-272　2006年10月

DOI： 10.1016/j.mseb.2006.06.040 　

ISSN：0921-5107
Dynamic simulation of temperature and iron distributions in a casting process for crystalline silicon solar cells with a global model 査読有り

Lijun Liu, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　292　(2)　515-518　2006年7月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2006.04.060 　

ISSN：0022-0248
マルチヒーターを使用した一方向性凝固法によるシリコン多結晶の熱流動解析

中野智, 劉立軍, 柿本浩一

九州大学応用力学研究所所報　(130)　21-27　2006年3月
出版者・発行元：九州大学応用力学研究所
DOI： 10.15017/26813 　

ISSN：1345-5664

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Ingot-casting method is an effective and important method for producing high efficient solar cells with using multi-crystalline silicon. High quality multi-crystalline silicon conducts to high efficient solar cells. It is important to analyze thermal field and convection of melt in the crucible to optimize ingot-casting method. 2D axisymmetric global simulation was carried out for silicon crystal growth. The global model of heat transfer in the furnace includes the convective heat transfer of melt, the conductive heat transfer in all components, and the radiative heat transfer among all components in the furnace. Heater power was divided into upper and lower heaters. Distribution of power in the upper and the lower heaters increased and decreased gradually, respectively. The effect of heat distribution in the upper and lower heaters on the thermal field and convection of melt in the crucible are studied.
Growth of AgGaSe2 crystals by hot-press method 査読有り

A. Kinoshita, H. Matsuo, K. Yoshino, T. Ikari, K. Kakimoto

PHYSICA STATUS SOLIDI C - CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 3, NO 8　3　(8)　2903-+　2006年

DOI： 10.1002/pssc.200669513 　

ISSN：1862-6351
Investigation of thermal conductivity of nitride mixed crystals and superlattices by molecular dynamics

Takahiro Kawamura, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

PHYSICA STATUS SOLIDI C - CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, VOL 3, NO 6　3　(6)　1695-1699　2006年

DOI： 10.1002/pssc.200565107 　

ISSN：1862-6351
Thermodynamic stability of In1-x-yGaxAlyN on GaN and InN

Y. Kangawa, K. Kakimoto, T. Ito, A. Koukitu

Physica Status Solidi C　3　(6)　1700-1703　2006年

DOI： 10.1002/pssc.200565106 　
Silicon crystal growth from the melt: Analysis from atomic and macro scales 査読有り

K. Kakimoto, L. Liu, T. Kitashima, A. Murakawa, Y. Hashimoto

Crystal Research and Technology　40　(4-5)　307-312　2005年4月

DOI： 10.1002/crat.200410343 　

ISSN：0232-1300
3D global analysis of CZ-Si growth in a transverse magnetic field with rotating crucible and crystal 査読有り

LJ Liu, K Kakimoto

CRYSTAL RESEARCH AND TECHNOLOGY　40　(4-5)　347-351　2005年4月

DOI： 10.1002/crat.200410349 　

ISSN：0232-1300
分子動力学による同位体Geの熱電導解析2

石井秀夫, 村川淳, 柿本浩一

九州大学応用力学研究所所報　128　53-58　2005年3月
出版者・発行元：九州大学
DOI： 10.15017/3563 　

ISSN：1345-5664

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Thermal conductivity of solid germanium as a function of the mole fraction of isotopes was investigated by equilibrium molecular dynamics. We employed the molecular dynamics based on Green-Kubo's formula in which the autocorrelation function of heat flux was integrated as a function of duration time. The results of calculation showed that thermal conductivity of mixed isotope-germanium is smaller than that of pure isotope germanium, which is similar to silicon case. The results also showed that thermal conductivity of two-mixed isotope-germanium is a function of the difference of two masses.
Global analysis of effects of magnetic field configuration on melt-crystal interface shape and melt flow in CZ-Si crystal growth 査読有り

Lijun Liu, Tomonori Kitashima, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　275　(1-2)　E2135-E2139　2005年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2004.11.292 　

ISSN：0022-0248
3D global analysis of CZ-Si growth in a transverse magnetic field with various crystal growth rates 査読有り

Lijun Liu, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　275　(1-2)　E1521-E1526　2005年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2004.11.185 　

ISSN：0022-0248
Numerical Analysis of a TMCZ Silicon Growth Furnace by Using a 3D Global Model

Liu Lijun, Kakimoto Koichi

九州大学応用力学研究所所報　127　39-47　2004年9月
出版者・発行元：九州大学
DOI： 10.15017/3551 　

ISSN：1345-5664

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Three-dimensional (3D) global simulations were carried out for a small Czochralski (CZ) furnace for silicon crystal growth with a recently developed global model. The furnace is placed in a transverse magnetic field. The convective, conductive and radiative heat transfers in the entire furnace were solved in a three-dimensionally conjugated way. Three-dimensional features of the melt flow and thermal field in the furnace due to the influence of a transverse magnetic field were reasonably reproduced in the modeling for cases in which the crystal and crucible are rotating or are not rotating. The effects of crystal and crucible rotations on the melt-crystal interface shape and the 3D thermal field within the furnace were analyzed. The model was proved to be an effective and powerful tool for analyzing a silicon CZ furnace characterized with three-dimensionality.
Modeling of Fluid Dynamics in the Czochralski Growth of Semiconductor Crystals 査読有り

Koichi Kakimoto

Crystal Growth - From Fundamentals to Technology　169-186　2004年7月7日
出版者・発行元： Elsevier Inc.
DOI： 10.1016/B978-044451386-1/50009-X 　
Effects of shape of an inner crucible on convection of lithium niobate melt in a double-crucible Czochralski process using the accelerated crucible rotation technique 査読有り

T Kitashima, LJ Liu, K Kitamura, K Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　267　(3-4)　574-582　2004年7月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2004.04.026 　

ISSN：0022-0248
Numerical analysis of continuous charge of lithium niobate in a double-crucible Czochralski system using the accelerated crucible rotation technique 査読有り

Tomonori Kitashima, Lijun Liu, Kenji Kitamura, Koichi Kakimoto

Journal of Crystal Growth　266　(1-3)　109-116　2004年5月15日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2004.02.036 　

ISSN：0022-0248
Computational study of formation mechanism of impurity distribution in a silicon crystal during solidification 査読有り

LJ Liu, K Kakimoto, T Taishi, K Hoshikawa

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　265　(3-4)　399-409　2004年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2004.02.077 　

ISSN：0022-0248
2重坩堝ACRT法における供給原料の混入過程及び融液温度への影響

北嶋具教, 劉立軍, 北村健二, 橋本良夫, 柿本浩一

九州大学応用力学研究所所報　126　41-46　2004年3月
出版者・発行元：九州大学
DOI： 10.15017/3545 　

ISSN：1345-5664

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The transport-mechanism of supplied raw material in a double-crucible Czochralski. system using the accelerated crucible rotation technique (ACRT) was investigated by three-dimensional and time-dependent numerical simulation. The calculation clarified that use of the ACRT resulted in enhancement of the mixing effect of the supplied raw material. It is therefore possible to maintain the composition of the melt in an inner crucible during crystal growth by using the ACRT. The effect of the continuous charge of the raw material on melt temperature was also investigated. Our results showed that the effect of feeding lithium niobate granules on melt temperature was small, since the feeding rate of the granules is small. Therefore, solidification of the melt surface due to the heat effusion in this system is not likely.
Numerical analysis of effects of crystal and crucible rotations on melt-crystal interface shape and melt flow in CZ growth by global simulation

Lijun Liu, Tomonori Kitashima, Koichi Kakimoto

Rare Metals　22　12-19　2003年12月

ISSN：1001-0521
Numerical study of the effect of magnetic fields on melt-crystal interface-deflection in Czochralski crystal growth

Lijun Liu, Koichi Kakimoto

Proceedings of the ASME Summer Heat Transfer Conference　2003　343-351　2003年
出版者・発行元： American Society of Mechanical Engineers
DOI： 10.1115/ht2003-47534 　
Numerical study of the effects of cusp-shaped magnetic fields and thermal conductivity on the melt-crystal interface in CZ crystal growth 査読有り

K Kakimoto, LJ Liu

CRYSTAL RESEARCH AND TECHNOLOGY　38　(7-8)　716-725　2003年

DOI： 10.1002/crat.200310086 　

ISSN：0232-1300
Three-dimensional numerical simulation of spoke pattern in bridgman top seeding convection 査読有り

JS Szmyd, M Jaszczur, H Ozoe, K Kakimoto

CHT'01: ADVANCES IN COMPUTATIONAL HEAT TRANSFER II, VOLS 1 AND 2, PROCEEDINGS　929-936　2001年
半導体溶液成長におけるゼーベック効果

平田学, 柿本浩一, 尾添紘之

九州大学機能物質科学研究所報告　14　(2)　149-155　2000年12月25日
出版者・発行元：九州大学
DOI： 10.15017/7927 　

ISSN：0914-3793

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We studied the Seebeck effect on the convection of a solution during crystal growth by two-dimensional and time-dependent calculation of heat and mass transfer. We clarified that an electric current, which flows in the electrically conducting wall of a crucible, enhanced the radial flow in the solution. The electric current is mainly based on the Seebeck effect, which originates from the temperature gradient in the solution and the crucible. Exact values of the Seebeck coefficient for the solution and the crucible are required to obtain more quantitative results.
The convection under an axial magnetic field in a Czochralski configuration 査読有り

H Fukui, K Kakimoto, H Ozoe

ADVANCED COMPUTATIONAL METHODS IN HEAT TRANSFER V　135-144　1998年

ISSN：1462-6063
Bubble formation in silicon-quartz interface 査読有り

K Kakimoto, M Eguchi, H Ozoe

SCIENCE REPORTS OF THE RESEARCH INSTITUTES TOHOKU UNIVERSITY SERIES A-PHYSICS CHEMISTRY AND METALLURGY　43　(1)　47-49　1997年3月

ISSN：0040-8808
Oxygen transport mechanism in Si melt during single crystal growth in the Czochralski system 査読有り

KW Yi, K Kakimoto, M Eguchi, H Noguchi

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　165　(4)　358-361　1996年8月

ISSN：0022-0248
Oxygen transfer during single silicon crystal growth in Czochralski system with vertical magnetic fields 査読有り

K Kakimoto, KW Yi, M Eguchi

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　163　(3)　238-242　1996年6月

ISSN：0022-0248
STRUCTURE OF TEMPERATURE AND VELOCITY-FIELDS IN THE SI MELT OF A CZOCHRALKSI CRYSTAL-GROWTH SYSTEM 査読有り

KW YI, VB BOOKER, M EGUCHI, T SHYO, K KAKIMOTO

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　156　(4)　383-392　1995年12月

ISSN：0022-0248
CORRELATION BETWEEN TEMPERATURE AND IMPURITY CONCENTRATION FLUCTUATIONS IN SILICON-CRYSTALS GROWN BY THE CZOCHRALSKI METHOD 査読有り

K KAKIMOTO, T SHYO, M EGUCHI

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　151　(1-2)　187-191　1995年5月

ISSN：0022-0248
シリコン融液対流の不安定性(インダストリアルマテリアルズ)

柿本浩一

応用数理　5　(3)　236-244　1995年
出版者・発行元：一般社団法人日本応用数理学会
DOI： 10.11540/bjsiam.5.3_236 　

ISSN：0917-2270
材料工学におけるマランゴニ効果シリコン単結晶製造時におけるマランゴニ効果

柿本浩一

まてりあ　34　(4)　420-425　1995年
出版者・発行元： The Japan Institute of Metals and Materials
DOI： 10.2320/materia.34.420 　

ISSN：1340-2625
分子動力学法による溶融シリコンの輸送現象の理解

柿本浩一

熱物性　8　(4)　220-225　1994年
出版者・発行元： JAPAN SOCIETY OF THERMOPHYSICAL PROPERTIES
DOI： 10.2963/jjtp.8.220 　

ISSN：0913-946X

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結晶育成時における物質輸送の基礎物性定数である溶融半導体の自己拡散係数を分子動力学法により求めた. 原子に働く力を計算する場合は, 経験的ポテンシャルである修正Stillinger-Weberポテンシャルを用いた. この結果, 従来実験的には求められていなかった自己拡散係数は, 10^-4cm²/sのオーダであることを予測した。
3-DIMENSIONAL ANALYSIS OF MOLTEN SILICON FLOW IN SILICON SINGLE-CRYSTAL GROWTH 査読有り

K KAKIMOTO, M WATANABE, M EGUCHI, T HIBIYA

NEC RESEARCH & DEVELOPMENT　33　(4)　554-567　1992年10月

ISSN：0547-051X
AN EXTRAPOLATION METHOD FOR APPROXIMATING MELT CONVECTION IN A CZOCHRALSKI FURNACE 査読有り

M LECOMTE, K KAKIMOTO, F DUPRET

CRYSTAL GROWTH, PTS 1 AND 2　B635-B645　1991年
DIRECT OBSERVATION BY X-RAY RADIOGRAPHY OF CONVECTION OF BORIC OXIDE IN THE GAAS LIQUID ENCAPSULATED CZOCHRALSKI GROWTH 査読有り

K KAKIMOTO, M EGUCHI, H WATANABE, T HIBIYA

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　94　(2)　405-411　1989年2月

ISSN：0022-0248
Ｘ線透過法によるシリコン融液の対流の可視化

柿本浩一, 江口実, 渡辺久夫, 日比谷孟俊

流れの可視化　8　(30)　147-150　1988年
出版者・発行元： THE VISUALIZATION SOCIETY OF JAPAN
DOI： 10.3154/jvs1981.8.147 　

ISSN：0287-3605

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Natural and Forced convection of molten silicon during Czochralski single crystal growth was directly observed using X-ray radiography and solid tracer method. The tracer, whose density and wettability were adjusted to that of molten silicon, was newly developed. Observed flow of natural convection of molten silicon in a crucible was not only steady but also transient, and not axisymmetric but asymmetric.

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MISC 330

縦型結晶成長装置におけるGaN MOVPEシミュレーション

富澤巧, 川上賢人, 櫻井照夫, 草場彰, 岡本直也, 芳松克則, 醍醐佳明, 水島一郎, 水島一郎, 依田孝, 依田孝, 寒川義裕, 柿本浩一, 白石賢二

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　66th　ROMBUNNO.10p‐W541‐18　2019年2月25日

ISSN： 2436-7613
窒化物半導体MOVPEの熱力学解析～面方位依存性～招待有り査読有り

寒川義裕, 草場彰, 白石賢二, 柿本浩一, 纐纈明伯

日本結晶成長学会誌　43　(4)　233-238　2017年8月23日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
DOI： 10.19009/jjacg.43.4_233 　

ISSN： 2188-7268

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<p> It is known that the growth process of semiconductors depends on the growth conditions such as temperature, partial pressures of gaseous sources, and growth orientation. However, there has been little study of the relation between the growth process and the growth conditions. In 2001, we developed an ab initio based-approach that incorporates gas-phase free energy. Using the theoretical approach, we can discuss the influence of the growth conditions on the stability of surface reconstruction. In this research, we propose a newly improved thermodynamic analysis that incorporates surface energies obtained by ab initio calculations. The theoretical approach was applied to study the growth processes of InN(0001), (000-1), (10-10) and (11-20) by MOVPE. Calculation results reproduced the difference in optimum growth temperature.</p>
Silicon bulk growth for solar cells: Science and technology

Koichi Kakimoto, Bing Gao, Satoshi Nakano, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　56　(2)　2017年2月

DOI： 10.7567/JJAP.56.020101 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Recent developments of numerical calculation in crystal growth of SiC

Koichi Kakimoto, Satoshi Nakano

Journal of the Vacuum Society of Japan　60　(8)　313-320　2017年
出版者・発行元： Vacuum Society of Japan
DOI： 10.3131/jvsj2.60.313 　

ISSN： 1882-2398
第16回結晶成長国際サマースクール(ISSCG-16)報告 (第18回結晶成長国際会議(ICCGE-18) 第16回結晶成長国際サマースクール(ISSGE-16)特別号)

佐﨑元, 灘浩樹, 成塚重弥, 長嶋剣, 川野潤, 大鉢忠, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌 = Journal of the Japanese Association for Crystal Growth　43　(5)　277-284　2016年
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
AlN溶液成長における固-液界面その場観察装置の開発 (特集半導体結晶成長機構のその場観察)

寒川義裕, 三宅秀人, Bockowski Michal, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌 Journal of the Japanese Association for Crystal Growth　42　(3)　232-237　2015年
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 2188-7268

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It is known that lateral growth of semiconductors is important to bend and annihilate threading dislocations during epitaxial growth. In order to understand the initial growth process of AlN during solid source solution growth, we developed in-situ observation system for high-temperature liquid/solid interfaces. In this study, we used transparent substrate, i.e., AlN/sapphire template, so as to observe high-temperature liquid/solid interfaces through the substrate from the bottom. Though a polycrystal formed because of melt-back etching during the initial stage of growth; nevertheless, initial growth process was successfully observed by the in-situ observation system. This in-situ observation system could be a powerful tool for investigating interfacial phenomena at high-temperature liquid/solid interfaces and optimizing crystal growth conditions.
Thermal stress induced dislocation distribution in directional solidification of Si for PV application

Karolin Jiptner, Bing Gao, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Masayuki Fukuzawa, Koichi Kakimoto, Takashi Sekiguchi

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　408　19-24　2014年12月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2014.09.017 　

ISSN： 0022-0248

eISSN： 1873-5002
Numerical Investigation of Carbon and Silicon Carbide Contamination during the Melting Process of Czochralski Silicon Crystal Growth

LIU Xin, GAO Bing, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

結晶成長国内会議予稿集(CD-ROM)　44th　ROMBUNNO.06PS05　2014年11月6日

ISSN： 0385-6275
Potential and limitation of three-dimensional Alexander-Haasen model in analyzing dislocation in single-crystal

GAO Bing, KAROLIN Jiptner, NAKANO Satoshi, HARADA Hirofumi, MIYAMURA Yoshiji, SEKIGUCHI Takashi, KAKIMOTO Koichi

結晶成長国内会議予稿集(CD-ROM)　44th　ROMBUNNO.08AB02　2014年11月6日

ISSN： 0385-6275
Progress in theoretical approach to InGaN and InN epitaxy: In incorporation efficiency and structural stability

Yoshihiro Kangawa, Tomonori Ito, Akinori Koukitu, Koichi Kakimoto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　53　(10)　100202.1-100202.11　2014年10月

DOI： 10.7567/JJAP.53.100202 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Effects of Argon Flow on Carbon Contamination during Melting Process of Czochralski Silicon Crystal Growth

LIU Xin, GAO Bing, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　75th　ROMBUNNO.18P-A25-5　2014年9月1日
Role of the Surface N-H Molecular Layer in High Quality In-RICH InGaN Growth by MOVPE

Tomoe Yayama, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN　47　(7)　615-619　2014年7月

DOI： 10.1252/jcej.13we309 　

ISSN： 0021-9592
Molecular dynamics simulation of graphene growth by surface decomposition of 6H-SiC(0001) and (000(1)over-bar)

Ryosuke Iguchi, Takahiro Kawamura, Yasuyuki Suzuki, Masato Inoue, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　53　(6)　065601.1-065601.4　2014年6月

DOI： 10.7567/JJAP.53.065601 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Molecular beam epitaxy growth of GaN under Ga-rich conditions investigated by molecular dynamics simulation

Takahiro Kawamura, Hiroya Hayashi, Takafumi Miki, Yasuyuki Suzuki, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　53　(5)　05FL08.1-05FL08.5　2014年5月

DOI： 10.7567/JJAP.53.05FL08 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Thermo-physical properties of Cu2ZnSnS4 single crystal

Akira Nagaoka, Kenji Yoshino, Kenta Aoyagi, Takashi Minemoto, Yoshitaro Nose, Tomoyasu Taniyama, Koichi Kakimoto, Hideto Miyake

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　393　167-170　2014年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2013.11.077 　

ISSN： 0022-0248

eISSN： 1873-5002
Effects of sodium on electrical properties in Cu2ZnSnS4 single crystal

Akira Nagaoka, Hideto Miyake, Tomoyasu Taniyama, Koichi Kakimoto, Yoshitaro Nose, Michael A. Scarpulla, Kenji Yoshino

APPLIED PHYSICS LETTERS　104　(15)　152101-152101-4　2014年4月

DOI： 10.1063/1.4871208 　

ISSN： 0003-6951

eISSN： 1077-3118
Numerical Investigation of the Melting Process Including Carbon Contamination in a CZ-Si Crystal Growth

LIU Xin, GAO Bing, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　61st　ROMBUNNO.18A-D3-12　2014年3月3日
Thermal-stress induced dislocation distribution in seed-cast and CZ Si ingots

JIPTNER Karolin, GAO Bing, MIYAMURA Yoshiji, HARADA Hirofumi, KAKIMOTO Koichi, SEKIGUCHI Takashi

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　61st　ROMBUNNO.19P-E12-3　2014年3月3日
Three-Dimensional Modeling of Basal Plane Dislocations in 4H-SiC Single Crystals Grown by the Physical Vapor Transport Method

Bing Gao, Koichi Kakimoto

CRYSTAL GROWTH & DESIGN　14　(3)　1272-1278　2014年3月

DOI： 10.1021/cg401789g 　

ISSN： 1528-7483

eISSN： 1528-7505
Growth and characterization of Cu2ZnSn(SxSe1-x)(4) alloys grown by the melting method

Akira Nagaoka, Kenji Yoshino, Hiroki Taniguchi, Tomoyasu Taniyama, Koichi Kakimoto, Hideto Miyake

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　386　204-207　2014年1月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2013.10.001 　

ISSN： 0022-0248

eISSN： 1873-5002
Relationship between the locations of activated dislocations and the cooling flux direction in monocrystalline-like silicon grown in the [001] and [111] directions

Bing Gao, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF APPLIED CRYSTALLOGRAPHY　46　(6)　1771-1780　2013年12月

DOI： 10.1107/S002188981302517X 　

ISSN： 0021-8898

eISSN： 1600-5767
Correlation between intrinsic defects and electrical properties in the high-quality Cu2ZnSnS4 single crystal

Akira Nagaoka, Hideto Miyake, Tomoyasu Taniyama, Koichi Kakimoto, Kenji Yoshino

APPLIED PHYSICS LETTERS　103　(11)　112107-112107-4　2013年9月

DOI： 10.1063/1.4821279 　

ISSN： 0003-6951

eISSN： 1077-3118
InSb mid-infrared photon detector for room-temperature operation

Koichiro Ueno, Edson Gomes Camargo, Takashi Katsumata, Hiromasa Goto, Naohiro Kuze, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

Japanese Journal of Applied Physics　52　(9)　092202.1-092202.6　2013年9月

DOI： 10.7567/JJAP.52.092202 　

ISSN： 0021-4922 1347-4065
Prediction of Argon Flow and Impurity Transport in a CZ-Si Crystal Growth with Different Gas Flow Solvers

LIU Xin, GAO Bing, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　74th　ROMBUNNO.16A-B3-1　2013年8月31日
Influence of cooling flux on the generation of dislocations for cylindrical single crystal silicon by numerical modeling

GAO B, NAKANO S, HARADA H, MIYAMURA Y, SEKIGUCHI T, KAKIMOTO Koichi

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　74th　ROMBUNNO.16P-A4-4　2013年8月31日
Butterfly-shaped distribution of SiNx precipitates in multi-crystalline Si for solar cells

Jianyong Li, Ronit Roneel Prakash, Karolin Jiptner, Jun Chen, Yoshiji Miyamura, Hirofumi Harada, Koichi Kakimoto, Atsushi Ogura, Takashi Sekiguchi

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　377　37-42　2013年8月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2013.03.051 　

ISSN： 0022-0248
Theoretical Investigation of the Effect of Growth Orientation on Indium Incorporation Efficiency during InGaN Thin Film Growth by Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy

Tomoe Yayama, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　52　(8)　08JC02.1-08JC02.3　2013年8月

DOI： 10.7567/JJAP.52.08JC02 　

ISSN： 0021-4922
Growth and characterization of Cu2ZnSnS4 single crystals

Akira Nagaoka, Kenji Yoshino, Hiroki Taniguchi, Tomoyasu Taniyama, Koichi Kakimoto, Hideto Miyake

PHYSICA STATUS SOLIDI A-APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE　210　(7)　1328-1331　2013年7月

DOI： 10.1002/pssa.201200815 　

ISSN： 1862-6300

eISSN： 1862-6319
SiCの現状と今後の展開

柿本浩一

日本結晶成長学会誌　40　(1)　4-4　2013年4月30日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Opening Up a New World of Crystal Growth on SiC Effect of the Inclusion of Transparency on the Thermal Field and Interface Shape in Long-term Sublimation Growth of SiC Crystals

GAO Bing, KAKIMOTO Koichi

日本結晶成長学会誌　40　(1)　20-24　2013年4月

DOI： 10.19009/jjacg.40.1_20 　

ISSN： 0385-6275
Thermodynamic Analysis of Coherently Grown GaAsN/Ge: Effects of Different Gaseous Sources

Jun Kawano, Yoshihiro Kangawa, Tomoe Yayama, Koichi Kakimoto, Akinori Koukitu

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　52　(4)　045601.1-045601.5　2013年4月

DOI： 10.7567/JJAP.52.045601 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Characterization of residual strain in seed-cast grown Si

JIPTNER Karolin, FUKUZAWA Masayuki, MIYAMURA Yoshiji, HARADA Hirofumi, KAKIMOTO Koichi, SEKIGUCHI Takashi

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　60th　ROMBUNNO.30A-A4-3　2013年3月11日
Relationship between cooling rate and activation of different slip system under [001] and [111] growth for multicrystalline silicon growth for solar cell

GAO B, NAKANO S, HARADA H, MIYAMURA Y, SEKIGUCHI T, KAKIMOTO Koichi

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　60th　ROMBUNNO.30A-A4-4　2013年3月11日
Reduction of Oxygen Impurity in Multicrystalline Silicon Production

Bing Gao, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

INTERNATIONAL JOURNAL OF PHOTOENERGY　2013年

DOI： 10.1155/2013/908786 　

ISSN： 1110-662X
第42回結晶成長国内会議(NCCG-42)開催報告(学会活動報告)

柿本浩一, 吉川彰, 吉村政志, 寒川義裕, 富樫理恵, 小林篤, 成塚重弥, 澤田勉, 上羽牧夫, 上野聡

日本結晶成長学会誌　39　(4)　220-225　2013年
出版者・発行元：日本結晶成長学会
DOI： 10.19009/jjacg.39.4_220 　

ISSN： 0385-6275
Structural control of C clustering at SiC(0001) steps

INOUE Masato, KANGAWA Yoshihiro, KAGESHIMA Hiroyuki, KAKIMOTO Koichi

Abstr JSAP MRS Jt Symp (CD-ROM)　ROMBUNNO.17P-PM1-5　2013年
Investigation of Growth Process of MBE Growth of GaN under Ga-rich Conditions by Molecular Dynamics

KAWAMURA Takahiro, HAYASHI Hiroya, AMEKAWA Masahiro, SUZUKI Yasuyuki, KANGAWA Yoshihiro, KAKIMOTO Koichi

Abstr JSAP MRS Jt Symp (CD-ROM)　ROMBUNNO.18P-M6-7　2013年
The orientation dependence of In incorporation of InGaN: The role of N-H layer

YAYAMA Tomoe, KANGAWA Yoshihiro, KAKIMOTO Koichi

Abstr JSAP MRS Jt Symp (CD-ROM)　ROMBUNNO.16P-PM1-19　2013年
Dislocation density-based modeling of plastic deformation of 4H-SiC single crystals by the Alexander-Haasen model during PVT growth

GAO Bing, NISHIZAWA S, KAKIMOTO Koichi

結晶成長国内会議予稿集(CD-ROM)　43rd　ROMBUNNO.07AA09　2013年

ISSN： 0385-6275
Stabilities of GaAs(100) Surfaces under As2, H2, and N2 Conditions as a Model for Vapor-Phase Epitaxy of GaAs1-xNx: a First-Principles Study

VALENCIA Hubert, KANGAWA Yoshihiro, KAKIMOTO Koichi

結晶成長国内会議予稿集(CD-ROM)　43rd　ROMBUNNO.07AB07　2013年

ISSN： 0385-6275
Numerical Investigation of the Influence of Cooling Flux on the Generation of Dislocations in Cylindrical Mono-like Silicon Growth

GAO Bing, NAKANO Satoshi, HARADA Hirofumi, MIYAMURA Yoshiji, SEKIGUCHI Takashi, KAKIMOTO Koichi

結晶成長国内会議予稿集(CD-ROM)　43rd　ROMBUNNO.08AA10　2013年

ISSN： 0385-6275
Dislocation Analysis of a New Method for Growing Large-Size Crystals of Monocrystalline Silicon Using a Seed Casting Technique

Bing Gao, Satoshi Nakano, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Takashi Sekiguchi, Koichi Kakimoto

CRYSTAL GROWTH & DESIGN　12　(12)　6144-6150　2012年12月

DOI： 10.1021/cg301274d 　

ISSN： 1528-7483
Anisotropic Thermal Stress Simulation with Complex Crystal-Melt Interface Evolution for Seeded Growth of Monocrystalline Silicon

Bing Gao, Satoshi Nakano, Hirofumi Harada, Yoshiji Miyamura, Takashi Sekiguchi, Koichi Kakimoto

CRYSTAL GROWTH & DESIGN　12　(11)　5708-5714　2012年11月

DOI： 10.1021/cg301225w 　

ISSN： 1528-7483

eISSN： 1528-7505
高効率シリコン太陽電池の実現に向けて

柿本浩一, Gao Bing, 中野智, 寒川義裕, 原田博文

日本結晶成長学会誌　39　(3)　135-141　2012年10月31日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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高効率シリコン太陽電池を実現するために,シリコン結晶成長および欠陥制御に関する問題点を抽出し,さらにその問題点の解決方法について議論する.特に,シリコン太陽電池の変換効率を決定する要因である転位密度,軽元素や重金属の不純物濃度分布,そして固液界面形状の各項目に関して,実験結果と数解析結果を定量的に比較検討する.さらに,変換効率を低下させているこの項目に対していかなる対策が効果的であるかについても議論し,高効率シリコン太陽電池の実現に向けた今後の研究開発の進むべき方向について議論する.
N Substitution in GaAs(001) Surface under an Atmosphere of Hydrogen

Jun Kawano, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　51　(10)　10ND17.1-10ND17.4　2012年10月

DOI： 10.1143/JJAP.51.10ND17 　

ISSN： 0021-4922
Dislocation analysis for a large-size monocrystalline silicon by newly designed seed casting technique

GAO Bing, NAKANO Satoshi, HARADA Hirofumi, MIYAMURA Yoshiji, SEKIGUCHI Takashi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学会学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　73rd　ROMBUNNO.12P-F6-3　2012年8月27日
Time evolution of dislocation and polytype distribution of bulk SiC PVT crystal growth by time-dependent simulation

GAO Bing, NAKANO Satoshi, NISHIZAWA Shin‐ichi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学会学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　73rd　ROMBUNNO.12A-H7-2　2012年8月27日
First-principles calculation of 0th-layer graphene-like growth of C on SiC(0001)

Masato Inoue, Hiroyuki Kageshima, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

PHYSICAL REVIEW B　86　(8)　085417.1-085417.7　2012年8月

DOI： 10.1103/PhysRevB.86.085417 　

ISSN： 1098-0121
Molecular dynamics simulation of diffusion behavior of N atoms on the growth surface in GaN solution growth

Takahiro Kawamura, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, Yasuyuki Suzuki

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　351　(1)　32-36　2012年7月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2012.04.022 　

ISSN： 0022-0248

eISSN： 1873-5002
Role of marangoni tension effects on the melt convection in directional solidification process for multi-crystalline silicon ingots

Zaoyang Li, Lijun Liu, Xiaohong Nan, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　346　(1)　40-44　2012年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2012.02.031 　

ISSN： 0022-0248
Evaluation of defects generation in crystalline silicon ingot grown by cast technique with seed crystal for solar cells

Tomihisa Tachibana, Takashi Sameshima, Takuto Kojima, Koji Arafune, Koichi Kakimoto, Yoshiji Miyamura, Hirofumi Harada, Takashi Sekiguchi, Yoshio Ohshita, Atsushi Ogura

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　111　(7)　074505-074505-5　2012年4月

DOI： 10.1063/1.3700250 　

ISSN： 0021-8979

eISSN： 1089-7550
Thermodynamic analysis of vapor-phase epitaxial growth of GaAsN on Ge

Jun Kawano, Yoshihiro Kangawa, Tomonori Ito, Koichi Kakimoto, Akinori Koukitu

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　343　(1)　105-109　2012年3月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2011.12.079 　

ISSN： 0022-0248

eISSN： 1873-5002
Anisotropic thermal stress analysis with complex crystal-melt interface evolution for seeded growth of monocrystalline silicon

GAO B, NAKANO S, HARADA H, MIYAMURA Y, SEKIGUCHI T, KAKIMOTO Koichi

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　59th　ROMBUNNO.17P-B10-3　2012年2月29日
Impact of Light-Element Impurities on Crystalline Defect Generation in Silicon Wafer

Tomihisa Tachibana, Takashi Sameshima, Takuto Kojima, Koji Arafune, Koichi Kakimoto, Yoshiji Miyamura, Hirofumi Harada, Takashi Sekiguchi, Yoshio Ohshita, Atsushi Ogura

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　51　(2)　02BP08.1-02BP08.3　2012年2月

DOI： 10.1143/JJAP.51.02BP08 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
固体原料を用いたAlN溶液成長法に関する研究

寒川義裕, Epelbaum Boris M., 桑野範之, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　38　(4)　274-279　2012年1月31日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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AlGaNを用いた深紫外LED開発に向けて,高品質AlN基板の作製が期待されている.本解説では,AlN溶液成長技術の開発に焦点を当て,同分野の最近の研究成果を紹介する.具体的には,AlN溶液成長は従来,窒素ガスを窒素原料として行われてきたが,最近,室温で固体の窒素化合物(Li_3N,融点813℃)を原料とする溶液成長技術が提案され,厚膜が得られるようになってきているので,その手法と得られる結晶の品質について従来法と比較しながら概説する.
SiCステップにおけるC原子グラフェン化過程への理論的アプローチ

井上仁人, 寒川義裕, 寒川義裕, 影島愽之, 若林克法, 柿本浩一, 柿本浩一

結晶成長国内会議予稿集(CD-ROM)　42nd　2012年

ISSN： 2188-7268
Analysis of growth velocity of SiC growth by the physical vapor transport method

Koichi Kakimoto, Bing Gao, Takuya Shiramomo, Satoshi Nakano, Shin-ichi Nishizawa

SILICON CARBIDE AND RELATED MATERIALS 2011, PTS 1 AND 2　717-720　(Pt.1)　25-+　2012年

DOI： 10.4028/www.scientific.net/MSF.717-720.25 　

ISSN： 0255-5476
Time evolution of dislocation and polytype distribution of bulk SiC PVT crystal growth by time-dependent simulation

GAO Bing, NAKANO Satoshi, NISHIZAWA Shin‐ichi, KAKIMOTO Koichi

結晶成長国内会議予稿集(CD-ROM)　42nd　ROMBUNNO.09AC13　2012年

ISSN： 0385-6275
Influence of Back-Diffusion of Iron Impurity on Lifetime Distribution near the Seed-Crystal Interface in Seed Cast-Grown Monocrystalline Silicon by Numerical Modeling

Bing Gao, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

CRYSTAL GROWTH & DESIGN　12　(1)　522-525　2012年1月

DOI： 10.1021/cg201465t 　

ISSN： 1528-7483
Investigation of GaN Solution Growth Processes on Ga- and N-Faces by Molecular Dynamics Simulation

Takahiro Kawamura, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, Shigeo Kotake, Yasuyuki Suzuki

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　51　(1)　01AF06.1-01AF06.4　2012年1月

DOI： 10.1143/JJAP.51.01AF06 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Microstructure of Bulk AlN Grown by A New Solution Growth Method

Yoshihiro Kangawa, Noriyuki Kuwano, Boris M. Epelbaum, Koichi Kakimoto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　50　(12)　120202.1-120202.3　2011年12月

DOI： 10.1143/JJAP.50.120202 　

ISSN： 0021-4922
Novel Solution Growth Method of Bulk AlN Using Al and Li3N Solid Sources

Yoshihiro Kangawa, Ryutaro Toki, Tomoe Yayama, Boris M. Epelbaum, Koichi Kakimoto

APPLIED PHYSICS EXPRESS　4　(9)　095501.1-095501.3　2011年9月

DOI： 10.1143/APEX.4.095501 　

ISSN： 1882-0778
Numerical simulation and optimization during AlN PVT crystal growth by fully-coupled compressible flow solver

GAO Bing, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学会学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　72nd　ROMBUNNO.30P-ZF-11　2011年8月16日
Reduction of multicrystalline silicon near the crucible wall during seeded growth of monocrystalline silicon in a unidirectional solidification furnace

GAO Bing, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi, HARADA Hirofumi, MIYAMURA Yoshiji, SEKIGUCHI Takashi

応用物理学会学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　72nd　ROMBUNNO.1P-ZH-5　2011年8月16日
German-Polish Conference on Crystal Growth GPCCG2011 参加報告 Report from the German-Polish Conference on Crystal Growth GPCCG2011

柿本浩一

日本結晶成長学会誌　38　(1)　62-63　2011年4月30日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
InGaN成長におけるIn取り込み量の面方位依存性に関する理論検討

屋山巴, 川野潤, 寒川義裕, 柿本浩一, 纐纈明伯

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　58th　ROMBUNNO.27A-BZ-5　2011年3月9日
熱力学解析によるGaAsN成長における原料ガスの違いによる影響の検討

川野潤, 寒川義裕, 屋山巴, 柿本浩一, 纐纈明伯

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　58th　ROMBUNNO.25P-BQ-12　2011年3月9日
Numerical simulation and optimization during AlN PVT crystal growth

GAO Bing, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　58th　ROMBUNNO.25P-BY-15　2011年3月9日
High purity multicrystalline silicon production in unidirectional solidification furnace

GAO Bing, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　58th　ROMBUNNO.27A-BL-5　2011年3月9日
Tight-Binding Approach to Initial Stage of the Graphitization Process on a Vicinal SiC Surface

Masato Inoue, Yoshihiro Kangawa, Katsunori Wakabayashi, Hiroyuki Kageshima, Koichi Kakimoto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　50　(3)　038003.1-038003.2　2011年3月

DOI： 10.1143/JJAP.50.038003 　

ISSN： 0021-4922
GaAsN気相エピタキシーにおける窒素取り込みに関する理論的検討

川野潤, 寒川義裕, 屋山巴, 伊藤智徳, 柿本浩一, 纐纈明伯

結晶成長国内会議予稿集(CD-ROM)　41st　ROMBUNNO.03AB07　2011年

ISSN： 0385-6275
Thermodynamic analysis for the prediction of N composition in coherently grown GaAsN for a multi-junction solar cell

Jun Kawano, Yoshihiro Kangawa, Tomoe Yayama, Tomonori Ito, Koichi Kakimoto, Akinori Koukitu

Conference Record of the IEEE Photovoltaic Specialists Conference　37th Vol.1　000496-000500　2011年

DOI： 10.1109/PVSC.2011.6186002 　

ISSN： 0160-8371
Three-dimensional global analysis of thermal stress and dislocations in a silicon ingot during a unidirectional solidification process with a square crucible

Xuejiang Chen, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　312　(22)　3261-3266　2010年11月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.08.045 　

ISSN： 0022-0248
1801 太陽陽電池とLSI用シリコン結晶における欠陥の動的シミュレーション(OS18. シリコンとシミュレーション,オーガナイズドセッション講演)

柿本浩一

計算力学講演会講演論文集　2010　(23)　642-643　2010年9月23日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
ISSN： 1348-026X

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本講演では、太陽電池やLSIに使用されているシリコン結晶中の欠陥や不純物の挙動を、動的数値解析により検討を行った結果について紹介する。シリコン結晶中の欠陥や不純物は、結晶育成プロセスに強く依存する。すなわち、温度、圧力等の諸パラメータにより、その分布や形状が変化する。本講演では、結晶成長中の温度等を総合伝熱解析により解析し、その結果を使用して不純物や欠陥分布の解析を行った。
Possibility of AlN growth using Li-Al-N solvent

Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　312　(18)　2569-2573　2010年9月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.04.014 　

ISSN： 0022-0248
熱力学解析によるGaAsN成長における基板拘束の寄与の検討

川野潤, 池田和磨, 寒川義裕, 柿本浩一, 纐纈明伯

応用物理学会学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　71st　ROMBUNNO.14P-ZV-14　2010年8月30日
Stoichiometry simulation during SiC PVT crystal growth

GAO Bing, CHEN Xuejiang, NAKANO Satoshi, NISHIZAWA Shin‐ichi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学会学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　71st　ROMBUNNO.14A-ZS-1　2010年8月30日
AlN synthesis on AlN/SiC template using Li-Al-N solvent

Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

PHYSICA STATUS SOLIDI A-APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE　207　(6)　1292-1294　2010年6月

DOI： 10.1002/pssa.200983566 　

ISSN： 1862-6300
Numerical simulation of a new SiC growth system by the dual-directional sublimation method

Xuejiang Chen, Shin-ichi Nishizawa, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　312　(10)　1697-1702　2010年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2010.02.027 　

ISSN： 0022-0248
Coupled full compressible multi-phase flow simulation of SiC sublimation growth

GAO Bing, CHEN Xuejiang, NAKANO Satoshi, NISHIZAWA Shin‐ichi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　57th　ROMBUNNO.17A-TJ-2　2010年3月3日
Crystal growth of high-purity multicrystalline silicon using a unidirectional solidification furnace for solar cells

GAO Bing, CHEN Xuejiang, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　57th　ROMBUNNO.18P-TG-12　2010年3月3日
Investigation of a SiC dual-directional sublimation method (D2S Method) by global simulation model

CHEN Xuejiang, GAO Bing, NAKANO Satoshi, NISHIZAWA Shin‐ichi, KAKIMOTO Koichi

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　57th　ROMBUNNO.17A-TJ-1　2010年3月3日
Crystal growth of semiconductor bulk crystals

Koichi Kakimoto

SELECTED TOPICS ON CRYSTAL GROWTH　1270　93-106　2010年

DOI： 10.1063/1.3476241 　

ISSN： 0094-243X
Crystals Science and Technology of Solar Cells Materials-Goncentrated on Crystal Growth-Numerical Analysis of Impurity Transport in a Unidirectional Solidification Furnace for Multicrystalline Silicon

GAO Bing, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

日本結晶成長学会誌　36　(4)　261-267　2010年1月

DOI： 10.19009/jjacg.36.4_261 　

ISSN： 0385-6275
Romanian Conference on Advanced Materials, ROCAM2009

柿本浩一

日本結晶成長学会誌　36　(3)　230-230　2009年10月31日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Numerical analysis of impurities transport in a unidirectional solidifircation furnace

GAO Bing, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

Rep Res Inst Appl Mech Kyushu Univ　(137)　137-142　2009年9月

ISSN： 1345-5664
Method for Theoretical Prediction of Indium Composition in Coherently Grown InGaN Thin Films

Tomoe Yayama, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, Akinori Koukitu

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　48　(8)　088004.1-088004.2　2009年8月

DOI： 10.1143/JJAP.48.088004 　

ISSN： 0021-4922
Analysis of local segregation of impurities at a silicon melt-crystal interface during crystal growth in transverse magnetic field-applied Czochralski method

Koichi Kakimoto, Lijun Liu

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　311　(8)　2313-2316　2009年4月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2009.02.041 　

ISSN： 0022-0248
Numerical analysis of the formation of Si3N4 and Si2N2O during a directional solidification process in multicrystalline silicon for solar cells

Sho Hisamatsu, Hitoshi Matsuo, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　311　(9)　2615-2620　2009年4月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2009.02.018 　

ISSN： 0022-0248

eISSN： 1873-5002
基板拘束を受けたInGaN薄膜の組成制御に関する理論検討

屋山巴, 寒川義裕, 柿本浩一, 纐纈明伯

応用物理学関係連合講演会講演予稿集　56th　(1)　402　2009年3月30日
一方向性凝固法によるSi多結晶の育成と評価

柿本浩一

材料の科学と工学 = Materials science and technology　46　(1)　13-17　2009年2月20日
出版者・発行元：日本材料科学会
ISSN： 1347-4774
Effect of crucible rotation on oxygen concentration during unidirectional solidification process of multicrystalline silicon for solar cells

Hitoshi Matsuo, R. Bairava Ganesh, Satoshi Nakano, Lijun Liu, Koji Arafune, Yoshio Ohshita, Masafumi Yamaguchi, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　311　(4)　1123-1128　2009年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2008.11.063 　

ISSN： 0022-0248
The 5th International Symposium on Advanced Science and Technology of Silicon Materials

柿本浩一

日本結晶成長学会誌　35　(4)　276-276　2009年1月31日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Distribution of Light Elements in Multicrystalline Silicon for Solar Cells Grown by Directional Solidification

Hitoshi Matsuo, Sho Hisamatsu, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY　156　(9)　H711-H715　2009年

DOI： 10.1149/1.3155433 　

ISSN： 0013-4651
Simulation of defects in unidirectional solidified crystal silicon for solar cells

CHEN Xuejiang, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

格子欠陥フォーラム講演予稿集　19th　35-38　2009年
Numerical Investigation of the Influence of Material Property of a Crucible on Interface Shape in a Unidirectional Solidification Process

Hiroaki Miyazawa, Lijun Liu, Koichi Kakimoto

CRYSTAL GROWTH & DESIGN　9　(1)　267-272　2009年1月

DOI： 10.1021/cg800435d 　

ISSN： 1528-7483
Thermal Conductivity of SiC Calculated by Molecular Dynamics

Takahiro Kawamura, Daisuke Hori, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　47　(12)　8898-8901　2008年12月

DOI： 10.1143/JJAP.47.8898 　

ISSN： 0021-4922
Thermodynamical analysis of oxygen incorporation from a quartz crucible during solidification of multicrystalline silicon for solar cell

Hitoshi Matsuo, R. Bairava Ganesh, Satoshi Nakano, Lijun Liu, Yoshihiro Kangawa, Koji Arafune, Yoshio Ohshita, Masafumi Yamaguchi, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　(22)　4666-4671　2008年11月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2008.08.045 　

ISSN： 0022-0248
太陽電池用多結晶シリコン成長中の坩堝回転が酸素濃度分布に与える影響

松尾整, BAIRAVA GANESH R, 中野智, LIU Lijun, 寒川義裕, 新船幸二, 大下祥雄, 山口真史, 柿本浩一

応用物理学会学術講演会講演予稿集　69th　(1)　269　2008年9月2日
一方向性凝固法による太陽電池用多結晶シリコンの酸素の混入経路の解明

Matuo Hitoshi, Nakano Satoshi, Arafune Koji, 大下祥雄, 山口真史, 柿本浩一

九州大学応用力学研究所所報　(135)　119-124　2008年9月
出版者・発行元：〔九州大学応用力学研究所〕
DOI： 10.15017/14195 　

ISSN： 1345-5664

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We studied the mechanism of oxygen transfer from a quartz crucible to a multicrystalline silicon during unidirectional solidifiation process. We investigated the boundary layer thickness of oxygen concentration near a crucible wall region using FTIR measurement. The results suggest that oxygen concentration was increased near a crucible wall, and the boundary layer thickness of oxygen concentration was estimated from 3 to 5 mm. The estimated value of boundary layer thickness of oxygen concentrations is similar to with that estimated by theoretical and numerical calculation. These results suggest that the oxygen was dissolved from a crucible wall through the liner made of Si_3N_4 to the melt during growth process.
Numerical investigation of thermal stress and dislocation density in silicon ingot during a solidification process

CHEN Xuejiang, NAKANO Satoshi, LIU Lijun, KAKIMOTO Koichi

Rep Res Inst Appl Mech Kyushu Univ　(135)　45-52　2008年9月
出版者・発行元：〔九州大学応用力学研究所〕
DOI： 10.15017/14183 　

ISSN： 1345-5664

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A transient global model was used to obtain the solution of a thermal field within the entire furnace during a unidirectional solidification process for photovoltaics. The melt-solid interface shape was obtained by a dynamic interface tracking method. The thermal stress distribution in the silicon ingot was solved using the displacement-based thermo-elastic stress model. Furthermore, the relaxation of stress and multiplication of dislocations were performed by using Haasen-Alexander-Sumino model (HAS model), The results revealed that levels of both residual stress and dislocation density are higher in the peripheral, bottom region than that in the internal region. The simulation results also suggested that the crucible constraint should be reduced for growing a silicon ingot with low thermal stress and low dislocation density.
Directional solidification of multicrystalline silicon using the accelerated crucible rotation technique

R. Bairava Ganesh, Hitoshi Matsuo, Yoshihiro Kangawa, Koji Arafune, Yoshio Ohshita, Masafumi Yamaguchi, Koichi Kakimoto

CRYSTAL GROWTH & DESIGN　8　(7)　2525-2527　2008年7月

DOI： 10.1021/cg800160g 　

ISSN： 1528-7483
一方向性凝固法による太陽電池用多結晶シリコンの酸素混入機構の解明

松尾整, GANESH R. Bairava, 中野智, LIU Lijun, 寒川義裕, 新船幸二, 大下祥雄, 山口真史, 柿本浩一

ナノ学会大会講演予稿集　6th　262　2008年5月7日

ISSN： 1347-8028
Estimation of growth rate in unidirectionally solidified multicrystalline silicon by the growth-induced striation method

R. Bairava Ganesh, Hitoshi Matsuo, Takahiro Kawamura, Yoshihiro Kangawa, Koji Arafune, Yoshio Ohshita, Masafumi Yamaguchi, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　(11)　2697-2701　2008年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2008.01.049 　

ISSN： 0022-0248
Synthesis of AlN from Li3N and Al: Application to vapor phase epitaxy

Tatsuhito Wakigawa, Toshihiko Nagano, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　(11)　2827-2831　2008年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2008.02.016 　

ISSN： 0022-0248
ACRTを用いた太陽電池用多結晶シリコン中の炭素濃度の制御

GANESH R. Bairava, 松尾整, 中野智, LIU Lijun, 寒川義裕, 新船幸二, 大下祥雄, 山口真史, 柿本浩一

応用物理学関係連合講演会講演予稿集　55th　(1)　338　2008年3月27日
太陽電池用多結晶シリコンの熱化学的解析を用いた酸素混入機構の解明

松尾整, GANESH R.Bairava, 中野智, LIU Lijun, 寒川義裕, 新船幸二, 大下祥雄, 山口真史, 柿本浩一

応用物理学関係連合講演会講演予稿集　55th　(3)　1527　2008年3月27日
Numerical analysis of the influence of tilt of crucibles on interface shape and fields of temperature and velocity in the unidirectional solidification process

Hiroaki Miyazawa, Lijun Liu, Sho Hisamatsu, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　(6)　1034-1039　2008年3月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2007.12.021 　

ISSN： 0022-0248
Numerical analysis of influence of crucible shape on interface shape in a unidirectional solidification process

Hiroaki Miyazaw, Lijun Liu, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　(6)　1142-1147　2008年3月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2007.12.056 　

ISSN： 0022-0248

eISSN： 1873-5002
立方晶GaNエピ成長における成長形の制御

寒川義裕, 秋山亨, 伊藤智徳, 白石賢二, 柿本浩一

結晶成長国内会議予稿集　38th　2008年

ISSN： 0385-6275
太陽電池用多結晶シリコン中の軽元素および析出物の分布に関する考察

松尾整, 久松翔, 寒川義裕, 新船幸二, 大下祥雄, 山口真史, 柿本浩一

結晶成長国内会議予稿集　38th　77　2008年

ISSN： 0385-6275
Numerical investigation of dislocation density in silicon ingot during solidification process of multicrystalline silicon

CHEN Xuejiang, NAKANO Satoshi, LIU Lijun, KAKIMOTO Koichi

結晶成長国内会議予稿集　38th　76　2008年

ISSN： 0385-6275
Effects of crystal rotation rate on the melt-crystal interface of a CZ-Si crystal growth in a transverse magnetic field

Lijun Liu, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　310　(2)　306-312　2008年1月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2007.10.043 　

ISSN： 0022-0248

eISSN： 1873-5002
第13回国際結晶成長サマースクール参加報告

柿本浩一

日本結晶成長学会誌 = Journal of the Japanese Association for Crystal Growth　34　(3)　172-173　2007年9月23日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
一方向性凝固法による多結晶シリコンの酸素混入過程の解析

松尾整, GANESH R. Bariava, 中野智, LIU Lijun, 寒川義裕, 新船幸二, 大下祥雄, 山口真史, 柿本浩一

応用物理学会学術講演会講演予稿集　68th　(3)　1482　2007年9月4日
Possibility of AlN solution growth using Al and Li3N

Yoshihiro Kangawa, Tatsuhito Wakigawa, Koichi Kakimoto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS　46　(9A)　5785-5787　2007年9月

DOI： 10.1143/JJAP.46.5785 　

ISSN： 0021-4922
Enhancement of boron diffusion in silicon by continuous wave CO2 laser irradiation

Hiroshi Yamada-Kaneta, Katsuto Tanahashi, Koichi Kakimoto, Shozo Suto

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS BRIEF COMMUNICATIONS & REVIEW PAPERS　46　(8A)　5085-5088　2007年8月

DOI： 10.1143/JJAP.46.5085 　

ISSN： 0021-4922
Oxygen-isotope-doped silicon crystals grown by a floating zone method

Koichi Kakimoto, Katsuto Tanahashi, Hiroshi Yamada-Kaneta, Tohru Nagasawa

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　304　(2)　310-312　2007年6月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2007.03.015 　

ISSN： 0022-0248
一方向凝固多結晶シリコン内の応力分布解析

松尾整, 河村貴宏, GANESH R.Bairava, 寒川義裕, 新船幸二, 大下祥雄, 山口真史, 柿本浩一

応用物理学関係連合講演会講演予稿集　54th　(1)　454　2007年3月27日
Influence of hydrogen coverage on Si(111) substrate on the growth of GaN buffer layer

Yuriko Matsuo, Yoshihiro Kangawa, Rie Togashi, Koichi Kakimoto, Akinori Koukitu

Journal of Crystal Growth　300　66-69　2007年3月1日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2006.10.204 　

ISSN： 0022-0248
Investigation of oxygen distribution in electromagnetic CZ-Si melts with a transverse magnetic field using 3D global modeling

Lijun Liu, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　299　(1)　48-58　2007年2月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2006.10.247 　

ISSN： 0022-0248
Analysis of compositional instability of InGaN by Monte Carlo simulation

Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, Tomonori Ito, Akinori Koukitu

Journal of Crystal Growth　298　190-192　2007年1月1日

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2006.10.017 　

ISSN： 0022-0248
Numerical study of the relationship between growth condition and atomic arrangement of InGaN

Y. Kangawa, K. Kakimoto, T. Ito, A. Koukitu

physica status solidi (b)　244　(6)　1784-1788　2007年

DOI： 10.1002/pssb.200674742 　
Growth rate estimation in multicrystalline silicon by the growth induced striation method

GANESH R. Bairava, MATSUO Hitoshi, KAWAMURA Takahiro, KANGAWA Yoshihiro, ARAFUNE Koji, OHSHITA Yoshio, YAMAGUCHI Masafumi, KAKIMOTO Koichi

結晶成長国内会議予稿集　37th　11　2007年

ISSN： 0385-6275
可動式ヒーターを用いた一方向性凝固法によるシリコン多結晶の熱流動解析

中野智, 劉立軍, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　33　(4)　181-181　2006年11月30日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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2D-axisymmetric global simulation was carried out to analyze temperature and velocity fields during silicon crystal growth. Configuration of heaters were changed to clarify the effects of the height and the position of the heaters on temperature distribution. We used a system with 3 heaters; heaterl and 2, heaterl and 3, heater2 and 3. Total heater power was distributed the heaters. Distribution of power in the heaters was modified to study how such distribution modifies the temperature distribution. We studied the effect of input heater power distribution and position of heaterl and 2 on the melt-solid interface shape, the thermal field and convection of melt in the crucible.
GaN/AlN量子ドットの熱伝導率解析

河村貴宏, 寒川義裕, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　33　(4)　208-208　2006年11月30日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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We investigated the thermal conductivity of GaN/AlN quantum dots by molecular dynamics simulation. Equilibrium molecular dynamics based on Green-Kubo's formula was employed for calculation of thermal conductivity. The results showed that the value of thermal conductivity in the a and m-axes directions had increased with increasing the thickness of superlattice period.
単層及び多層カーボンナノチューブの熱伝導率解析

河村貴宏, 寒川義裕, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　33　(4)　283-283　2006年11月30日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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The thermal conductivities of single and multi-walled carbon nanotubes were investigated by molecular dynamics simulation. Equilibrium molecular dynamics based on Green-Kubo's formula was employed to obtain the value of thermal conductivity. The values of thermal conductivity of cylindrical SWNTs were about 400W/mK, and they had no dependence on diamiter of SWNTs.
03aC14 一方向凝固多結晶シリコンのラマン散乱による応力解析(結晶評価・その場観察(2),第36回結晶成長国内会議)

松尾整, 河村貴宏, 寒川義裕, 柿本浩一, 新船幸二, 大下祥雄, 山口真史

日本結晶成長学会誌　33　(4)　337-337　2006年11月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
DOI： 10.19009/jjacg.33.4_337 　

ISSN： 0385-6275

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Stresses in the growing crystal have been measured by experiment of Raman scattering, and calculated theoretically by using molecular dynamics. Peaks in Raman scattering shift to the larger wave numbers as increase the pressure in the system. When we modify the pressure in the simulation system, the results have agreement with the experimental results.
Three-dimensional global analysis of heat transfer in a unidirectional solidification process for silicon solar cells

LIU Lijun, YONEDA Daigo, TAKAHASHI Nanako, NAKANO Satoshi, CHEN Xuejiang, KAKIMOTO Koichi

日本結晶成長学会誌　33　(4)　180　2006年11月1日

DOI： 10.19009/jjacg.33.4_180 　

ISSN： 0385-6275
InGaN中に形成される微細組織の理論検討

寒川義裕, 柿本浩一, 伊藤智徳, 纐纈明伯

応用物理学会学術講演会講演予稿集　67th　(1)　329　2006年8月29日
GaNバッファ層成長におけるSi(111)基板表面の水素被覆率の影響

松尾有里子, 寒川義裕, 冨樫理恵, 柿本浩一, 纐纈明伯

応用物理学会学術講演会講演予稿集　67th　(1)　316　2006年8月29日
New solution method for homogenization analysis and its application to the prediction of macroscopic elastic constants of materials with periodic microstructures

WX Wang, DM Luo, Y Takao, K Kakimoto

COMPUTERS & STRUCTURES　84　(15-16)　991-1001　2006年6月

DOI： 10.1016/j.compstruc.2006.02.013 　

ISSN： 0045-7949
Enhancement of the diffusion of oxygen and boron in silicon crystals under irradiation of infrared laser light

LJ Liu, K Tanahashi, H Yamada-Kaneta, Y Kangawa, K Kakimoto

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　99　(7)　073103-073103-4　2006年4月

DOI： 10.1063/1.2189022 　

ISSN： 0021-8979
Observation of low-temperature elastic softening due to vacancy in crystalline silicon

T Goto, H Yamada-Kanetai, Y Saito, Y Nemoto, K Sato, K Kakimoto, S Nakamura

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　75　(4)　044602.1-044602.6　2006年4月

DOI： 10.1143/JPSJ.75.044602 　

ISSN： 0031-9015
GaN(001)成長初期過程の原子レベル解析

寒川義裕, 秋山亨, 伊藤智徳, 白石賢二, 柿本浩一

応用物理学関係連合講演会講演予稿集　53rd　(1)　2006年
24aPS-98 シリコン結晶中の原子空孔に起因した弾性定数ソフト化(24aPS 領域8ポスターセッション(低温),領域8(強相関系:高温超伝導,強相関f電子系など))

佐藤幸治, 後藤輝孝, 金田寛, 齋藤康裕, 根本祐一, 柿本浩一, 中村慎太郎

日本物理学会講演概要集　61　(0)　463-463　2006年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.1143/jpsj.75.044602 　

ISSN： 1342-8349
Observation of vacancy in high purity silicon crystal using low-temperature ultrasonic measurements

Terutaka Goto, Hiroshi Yamada-Kaneta, Yasuhiro Saito, Yuichi Nemoto, Koji Sato, Koichi Kakimoto, Shintaro Nakamura

ECS Transactions　3　(4)　375-385　2006年

DOI： 10.1149/1.2355772 　

ISSN： 1938-5862 1938-6737
New method to determine the exact periodic boundary conditions for macro-microscopic homogenization analysis and its application on the prediction of effective elastic constants of periodic materials

Dongmei Luo, Wen-Xue Wang, Yoshihiro Takao, Koichi Kakimoto

Journal of Mechanical Strength　28　(4)　.517-523　2006年
3D Numerical Analysis of Silicon Crystal Growth

KAKIMOTO Koichi, LIU Lijun

Int Symp Adv Fluid Inf　6th　23-26　2006年

ISSN： 1344-2236
Partly three-dimensional global modeling of a silicon Czochralski furnace. II. Model application: Analysis of a silicon Czochralski furnace in a transverse magnetic field

LJ Liu, K Kakimoto

INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER　48　(21-22)　4492-4497　2005年10月

DOI： 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.04.030 　

ISSN： 0017-9310
Partly three-dimensional global modeling of a silicon Czochralski furnace. I. Principles, formulation and implementation of the model

LJ Liu, K Kakimoto

INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER　48　(21-22)　4481-4491　2005年10月

DOI： 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.04.031 　

ISSN： 0017-9310
Investigation of thermal conductivity of GaN by molecular dynamics

T Kawamura, Y Kangawa, K Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　284　(1-2)　197-202　2005年10月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2005.07.018 　

ISSN： 0022-0248

eISSN： 1873-5002
「Si系単結晶・多結晶」小特集にあたって

柿本浩一, 宇田聡

日本結晶成長学会誌　32　(4)　290-290　2005年9月30日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Advancement of Numerical Investigation of a Silicon Czochralski Growth with Application of a Transverse Magnetic Field

LIU Lijun, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

日本結晶成長学会誌　32　(4)　306-313　2005年9月30日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
DOI： 10.19009/jjacg.32.4_306 　

ISSN： 0385-6275

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水平磁場印加チョクラルスキー法における結晶育成炉内の温度速度分布,さらに界面形状を総合的に解析することが可能な3次元総合解析コードを作成し,実際のシリコン結晶成長炉内の解析を行った.このコードでは,炉内の対流,伝導,輻射による熱と物質の輸送現象を,積分型表示である有限体積法を用いて計算を行った.この計算手法は,一般の3次元解析に必要な莫大なメモリー容量と膨大な計算時間をかけずに解析が可能であることが特徴である.本論文では,横磁場を印加した場合とこれに電流を印加した場合のEMCZ法について解析結果を紹介する.さらに,シリコン融液中の酸素濃度分布も紹介する.シリコンCZ炉に水平磁場を印加した場合,固液界面形状は結晶回転を停止した場合は鞍型の形状になることが計算結果として得られ,これはGaAsにおける実験結果と一致している.また,水平磁場を印加した場合,磁場の非対称性が育成炉内のどこまで影響を及ぼしているかを検証した.この解析から少なくとも坩堝を保持するカーボン製のサセプタまでは3次元解析を行う必要性があることが明らかとなった.本研究では小型炉を用いているために,大型炉においてはさらに外側のヒータまでも3次元解析する必要があると考えられる.従来から問題となっていた固液界面近傍における成長軸方向の温度勾配と結晶成長速度との関係を,水平磁場印加下において磁場強度をパラメータにして解析を行った.これより,結晶成長速度が増加すると結晶中の温度勾配は増加し,一方融液中の温度勾配は減少することがわかった.また,磁場強度を増加したときは,温度勾配は結晶中そして融液中において増加することがわかった.これは,結晶中では固液界面が上に上昇することにより結果として増加し,融液中では対流が弱くなることにより温度勾配が増加するためである.さらに,成長速度を増加すると結晶中,融液中ともに温度勾配は磁場強度依存性が小さくなることがわかった.これは,結晶成長速度が大きくなると固化潜熱が大きなシリコンにおいては界面形状の決定に固化潜熱が大きな役割を果たしているからである.さらに,対流がなく熱伝導の場合と比較してみると,温度勾配は熱伝導の場合のほうがはるかに大きく,水平磁場を印加した場合においても対流は残留していることがわかった.EMCZ法に関しては,電極の位置,電流の方向,磁場強度により流れが変化し,同時に固液界面形状も変化することが明らかとなった.酸素濃度に関しても,これらの条件により対流が変化するために,界面における濃度分布も大きく変化することがわかった.特に結晶端では,これらの諸条件の影響を大きく受けることがわかった.このように,3次元解析が可能となってきており,結晶の高品質化のために今後3次元解析がますます多用されることが予想される.
Prediction of the Stiffness and Stresses for Carbon Nano-Tube Composites Based on Homogenization Analysis

LUO Dong‐Mei, WANG Wen‐Xue, TAKAO Yoshihiro, KAKIMOTO Koichi

Rep Res Inst Appl Mech Kyushu Univ　(129)　37-45　2005年9月
出版者・発行元：〔九州大学応用力学研究所〕
DOI： 10.15017/26794 　

ISSN： 1345-5664

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Numerical prediction of the macroscopic stiffness and microscopic stresses for carbon nanotube polymer composites is performed based on the homogenization theory. A new solution method is proposed for the homogenization analysis. The conventional inhomogeneous integral equation related to the microscopic mechanical behavior in the basic unit cell is replaced by a homogeneous integral equation based on a new characteristic function. According to the new solution method, the computational problem of the characteristic function subject to initial strains and periodic boundary conditions is reduced to a simple displacement boundary value problem without initial strains, which simplifies the computational process. The effects of various geometry parameters including straight and wavy nanotubes on the macroscopic stiffness and microscopic stresses are presented. Numerical results are compared with previous results obtained from the Halpin-Tsai equations, Mori-Tanaka method, which proves that the present method is valid and efficient.
InGaN組成不安定性のモンテカルロ法による解析

寒川義裕, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　32　(3)　142-142　2005年8月17日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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We performed Monte Carlo simulations in order to understand compositional instability of InGaN films grown by vapor phase epitaxy. The results imply that site-exchanging process of atoms near the growth surface has a significant influence on the atomic configurations in the InGaN films.
分子動力学法による格子欠陥を考慮したGaNの熱伝導率解析

河村貴宏, 寒川義裕, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　32　(3)　138-138　2005年8月17日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Thermal conductivity of GaN influenced by defects was calculated by molecular dynamics simulation, and we investigated the cause of the discrepancy between calculation and experimental results. We employed equilibrium molecular dynamics based on Green-Kubo's formula.
分子動力学法によるAlN/GaN超格子の熱伝導率解析

河村貴宏, 寒川義裕, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　32　(3)　139-139　2005年8月17日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Thermal conductivity of AlN/GaN superlattices was investigated by molecular dynamics simulation. We employed equilibrium molecular dynamics based on Green-Kubo's formula. The results showed that the value of thermal conductivity in the c-axis direction which is perpendicular to layers had seriously reduced compared to that of bulk GaN.
Dynamic simulation of a casting process for crystalline silicon solar cells with a global model

LIU Lijun, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

日本結晶成長学会誌　32　(3)　111　2005年8月17日

DOI： 10.19009/jjacg.32.3_111 　

ISSN： 0385-6275
Investigation of oxygen transport in silicon melts of EMCZ growth using 3D global modeling

LIU Lijun, NAKANO Satoshi, KAKIMOTO Koichi

日本結晶成長学会誌　32　(3)　110　2005年8月17日

DOI： 10.19009/jjacg.32.3_110 　

ISSN： 0385-6275
An analysis of temperature distribution near the melt-crystal interface in silicon Czochralski growth with a transverse magnetic field

LJ Liu, S Nakano, K Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　282　(1-2)　49-59　2005年8月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2005.05.002 　

ISSN： 0022-0248
InAlGaN非混和性に対する基板拘束の影響

寒川義裕, 柿本浩一, 伊藤智徳, 纐纈明伯

電子情報通信学会技術研究報告　105　(91)　97-100　2005年5月26日
出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685

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近年、InNの発光が赤外域(波長〜1500nm)で観測され、窒化物半導体を用いた発光素子の長波長化が検討されるようになった。具体的には高In組成のInGaNやInAlNを活性層とするデバイスの開発が行われている。しかし、InNとGaNおよびAlNは格子定数差が大きく、混晶を形成したときに強い非混和性を示す。本研究ではGaNおよびInN厚膜上に成長したInAlGaN薄膜の混合エンタルピーを原子間ポテンシャル法により求め、基板からの格子拘束が混晶薄膜の非混和性に与える影響を検討した。解析の結果、GaN厚膜上に成長したInAlGaNでは格子拘束の影響により、混合エンタルピーが最大となる混晶組成が高In組成側に移動し、InN厚膜上に成長した場合では低In組成側に移動することがわかった。これらの結果は薄膜の熱力学的安定性を議論す上で基板からの格子拘束を考慮することが重要であることを示す。
Numerical analysis of an electromagnetic CZ-SI growth process by 3dD global modeling

Lijun Liu, Satoshi Nakano, Koichi Kakimoto

HT2005: Proceedings of the ASME Summer Heat Transfer Conference 2005, Vol 3　(HT2005 Vol.3)　229-235　2005年

DOI： 10.1115/HT2005-72496 　
｢機能性材料ダイヤモンド｣小特集にあたって

雄山泰直, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌 = Journal of the Japanese Association for Crystal Growth　31　(4)　303-303　2004年11月30日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
CZSi結晶成長における3次元総合伝熱解析モデルの構築(オーガナイズドセッション4 材料創成プロセスと熱工学)

劉立軍, 柿本浩一

熱工学コンファレンス講演論文集　2004　223-224　2004年11月10日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

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This paper reports on the development of a model of three-dimensional global simulation in crystal growth with magnetic fields. A global model, which contains radiative, conductive and convective heat and mass transfers in a growth furnace of crystal, has been widely accepted for designing a furnace of crystal growth in actual production. Such a global model has been assumed to axisymmetric ; therefore the model imposed the furnace as an axisymmetric configuration. However, actual furnace has three-dimensional configuration, especially for a case with transverse magnetic fields applied. This paper reports the simple algorithms and calculated results of the three-dimensional global model. Such algorithm reports how to couple two-dimensional view factor to three-dimensional one. Moreover, temperature and velocity fields under transverse magnetic fields in a Cz furnace are also presented.
分子動力学法によるGaNの熱伝導率解析

河村貴宏, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌 = Journal of the Japanese Association for Crystal Growth　31　(3)　264-264　2004年8月25日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Thermal conductivity of GaN was investigated by molecular dynamics simulation. We employed equilibrium molecular dynamics based on Green-Kubo's formula. The results revealed that c-axis had highest thermal conductivity, and thermal conductivity of wurtzite GaN was almost the same as that of zincblende GaN.
2重坩堝法における結晶ACRTの融液対流及び固液界面形状に及ぼす影響

北嶋具教, 劉立軍, 北村健二, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌 = Journal of the Japanese Association for Crystal Growth　31　(3)　107-107　2004年8月25日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Effects of the ACRT for crystal rotation on melt convection and crystal-melt interface shape were investigated by two-dimensional time-dependent numerical simulation. The difference of the initiation time between the ACRT for crystal rotation and for crucible rotation, Δt_<ACRT>, was set to 0〜65s. It was found to take a long duration time for the melt moving from around the melt surface to the interface when the Δt_<ACRT> was set to 25s compared to the case of 65s.
TMCZ印加下における結晶と坩堝の回転が伴うSi結晶成長の三次元総合解析

劉立軍, 北嶋具教, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌 = Journal of the Japanese Association for Crystal Growth　31　(3)　104-104　2004年8月25日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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A recently developed 3D global model was extended for the case in which the crystal and crucible are rotating. 3D global simulations were carried out for a small CZ-Si furnace in a transverse magnetic field. Most 3D features of the thermal field in the furnace were reproduced. The effect of crystal rotation rate on the melt-crystal interface shape was analyzed.
International Conference on Solid State Crystals-Material Science and Applications and 7^<th> Polish Conference on Crystal Growth, General Meeting of Polish Society for Crystal Growth

柿本浩一

日本結晶成長学会誌 = Journal of the Japanese Association for Crystal Growth　31　(2)　89-89　2004年7月31日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
IWMCG-4 - Proceedings of the Fourth International Workshop on Modeling in Crystal Growth - 4-7 November 2003 - Kyushu, Japan - Preface

CW Lan, N Imaishi, K Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　266　(1-3)　XI-XII　2004年5月

DOI： 10.1016/j.jcrysgro.2004.02.072 　

ISSN： 0022-0248
211 水平磁場印加電磁攪拌によるシリコン結晶育成時の融液流動解析

柿本浩一, 篠崎高茂, 橋本良夫

計算力学講演会講演論文集　2003　(16)　117-118　2003年11月22日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
ISSN： 1348-026X

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Flow with three-dimensional time-dependent phenomena of silicon melt in an electromagnetic Czochralski (EMCZ) system with transverse magnetic fields was numerically investigated. This paper focused on the effect of electrode positions and direction of electric current on heat and oxygen transfer in the melt. The results showed that the case with current flow perpendicular to the magnetic fields can modify heat and oxygen transfer in the melt. The also results showed that electric current flow perpendicular to the applied transverse magnetic fields enhanced heat and oxygen transfer from crucible to a crystal in the melt.
2重坩堝法ACRT法におけるLiNbO_3原料の連続供給と融液温度に及ぼす影響

北嶋具教, 劉立軍, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　30　(3)　69-69　2003年7月5日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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The transport mechanism of raw material LiNbO_3 fed on a melt, and the influence of feeding polycrystalline granules on the melt temperature in the double crucible were investigated by three-dimensional numerical simulation. The raw material flowing into the inner crucible reaches the melt-crystal interface along the inside of the inner crucible and the melt surface. The influence of feeding LiNbO_3 granules on melt temperature is very small even when the crucible rotation rate is low.
大きな濃度差を持つ固液界面での不純物拡散数値解析

劉立軍, 柿本浩一, 太子敏則, 干川圭吾

日本結晶成長学会誌　30　(3)　61-61　2003年7月5日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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The numerical calculation was carried out to estimate the mechanism of boron diffusion during seeding process. The analysis clarified that diffusion in solid is a main factor of boron distribution in the crystal. Moreover, the effects of growth speed and annealing process on the distribution of boron were also discussed.
分子動力学法による同位体半導体の熱伝導度解析

村川淳, 石井秀夫, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　30　(3)　58-58　2003年7月5日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Thermal conductivity of solid silicon as a function of the mole fraction of isotopes was investigated by molecular dynamics simulation. The thermal conductivity of isotope-silicon was calculated by using an empirical potential of Stillinger-Weber potential. We employed equilibrium molecular dynamics based on Green-Kubo's formula in which the autocorrelation function of heat flux was integrated as a function of duration time. The results of calculation showed that thermal conductivity of mixed isotope-silicon is smaller than that of pure isotope silicon. The results also showed that a pure isotope with a light mass has a large thermal conductivity.
Molecular dynamics analysis of diffusion of point defects in GaAs

T Kitashima, K Kakimoto, H Ozoe

JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY　150　(3)　G198-G202　2003年3月

DOI： 10.1149/1.1543569 　

ISSN： 0013-4651
Mechanisms of heat and oxygen transfer in silicon melt in an electromagnetic Czochralski system

K Kakimoto, A Tashiro, T Shinozaki, H Ishii, Y Hashimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　243　(1)　55-65　2002年8月

DOI： 10.1016/S0022-0248(02)01473-2 　

ISSN： 0022-0248
ACRT法における融液攪拌効果の解析

柿本浩一, 北村健二

日本結晶成長学会誌　29　(2)　20-20　2002年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Three-dimensional time-dependent flow of oxide melts in Czochralski system was numerically investigated under a condition of an accelerated crucible rotation technique (ACRT). The effect of double crucible method, which can separate feed material and a growing crystal, was also studies simultaneously to grow long crystals. The calculation clarified that the time-dependent crucible-rotation with acceleration can stabilize the convection of the melt effectively. Moreover, it has been clarified that the double crucible rotation technique can also stabilize convection of the melt due to existence an inner wall.
分子動力学法による GaAs 結晶中の空孔と格子間原子の拡散挙動

北嶋具教, 柿木浩一

日本結晶成長学会誌　29　(2)　86-86　2002年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Molecular dynamics simulation was carried out to estimate the diffusion coefficient and the mechanism of diffusion with a constant pressure and temperature. The following results were obtained: (1) There is a little diffusion of a vacancy in solid GaAs. (2) The diffusion path of an interstitial arsenic atom is different from that of an interstitial gallium atom. (3) The diffusion coefficient of an interstitial arsenic atom is larger than that of an interstitial gallium atom.
2重坩堝法を用いたニオブ酸リチウム (LiNbO_3) の融液対流解析

北嶋具教, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　29　(2)　100-100　2002年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Numerical analysis was carried out to clarify LiNbO_3 melt convection in the DCCZ process. The inner crucible and the outer crucible were rotated by using ACRT method. The effect of the inner crucible on the LiNbO_3 melt convection was investigated.
Effects of rotating magnetic fields on temperature and oxygen distributions in silicon melt

K Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　237　1785-1790　2002年4月

DOI： 10.1016/S0022-0248(01)02341-7 　

ISSN： 0022-0248
Effect of rotating magnetic fields on temperature and oxgen distributions in silicon melt

Journal of Crystal Growth　237-239, 1785-1790　2002年

DOI： 10.1016/S0022-0248(01)02341-7 　
「種結晶(核)からの結晶成長制御について」小特集にあたって

山本俊郎, 柴田真佐知, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　28　(5)　298-298　2001年12月1日

ISSN： 0385-6275
Transient three-dimensional numerical computation for unsteady oxygen concentration in a silicon melt during a Czochralski process under a cusp-shaped magnetic field

YC Won, K Kakimoto, H Ozoe

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　233　(4)　622-630　2001年12月

DOI： 10.1016/S0022-0248(01)01623-2 　

ISSN： 0022-0248
Heating rate dependence of melting of silicon: An in situ x-ray topography study

YR Wang, K Kakimoto

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　90　(5)　2247-2251　2001年9月

DOI： 10.1063/1.1389481 　

ISSN： 0021-8979
科学と技術の掛け橋

柿本浩一

日本結晶成長学会誌　28　(2)　51-51　2001年6月26日

ISSN： 0385-6275
An in-situ X-ray topography observation of dislocations, crystal-melt interface and melting of silicon

YR Wang, K Kakimoto

MICROELECTRONIC ENGINEERING　56　(1-2)　143-146　2001年5月

DOI： 10.1016/S0167-9317(00)00517-7 　

ISSN： 0167-9317
An in-situ X-ray topography observation of dislocations, crystal-melt interface and melting of silicon

Yuren Wang, Koichi Kakimoto

Microelectronic Engineering　56　(1-2)　143-146　2001年5月

DOI： 10.1016/S0167-9317(00)00517-7 　

ISSN： 0167-9317
An In-situ Observation on The Remelting Process of Silicon

WANG Yuren, KAKIMOTO Koichi

応用物理学関係連合講演会講演予稿集　48th　(1)　313　2001年3月28日
Convective Instability in Crystal Growth System

Annual Review of Heat Transfer　12, 187-221　2001年
Si bulk crystal growth: What and how?

K Kakimoto

ADVANCES IN CRYSTAL GROWTH RESEARCH　156-166　155-166　2001年
Dislocation and Crystal-melt Interface In the Melting Processes of Silicon

Proceedings of the Fifth Symposium on Atomic-Scale Surface and Dynamics　133-140　2001年
Oxygen distribution in Silicon melt under inhomogeneous transverse-magnetic field

Proceedings of the Fifth Symposium on Atomi-Scale Surface and Interface Dynamics　135-140　2001年
An In-Situ Observation of Dislocation and Crystal-Melt Interface during the Melting of Silicon

Solid State Phonemana　78-79　217-224　2001年
Convective Instability in Crystal Growth System

Annual Review of Heat Transfer　12, 187-221　2001年
Si bulk crystal growth:What and how?

A davances in Crystal Growth Research　156-166　2001年
An analysis of natural convection with radiation from the free surface of the fluid in a vertical cylinder

JS Szmyd, M Jaszczur, H Ozoe, K Kakimoto

JSME INTERNATIONAL JOURNAL SERIES B-FLUIDS AND THERMAL ENGINEERING　43　(4)　679-685　2000年11月

DOI： 10.1299/jsmeb.43.679 　

ISSN： 1340-8054
23pYP-3 シリコン固-液界面の形状とその場観察 : 転位の効果を中心として

柿本浩一, 王育人

日本物理学会講演概要集　55　(2)　840-840　2000年9月10日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
The Heating Rate Dependence of Melting of Silicon: An In-situ X-ray Topography Study

WANG Yuren, KAKIMOTO Koichi

応用物理学会学術講演会講演予稿集　61st　(1)　222　2000年9月3日
21世紀のシュミレーション技術

柿本浩一

日本結晶成長学会誌　27　(2)　33-35　2000年7月15日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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This report aims to forecast simulation technology in the coming century. The author discusses about the future condition of computer simulation from the point of view of basic science to actual application . Conditions of calculation using computers become extremely comfortable in the near future, therefore, we can obtain lots of results . The important points are as follows. 1) How to find meaningful results from lots of results. 2) How to predict attractive phenomena.
不均一水平磁場印加下におけるシリコン融液中の酸素の輸送現象

柿本浩一

日本結晶成長学会誌　27　(1)　10-10　2000年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Mechanism of oxygen-incorporation into silicon single crystals from the melt under inhomogeneous magnetic fields was discussed using three-dimensional time-dependent calculation. Distribution of magnetic field is calculated from Biot-Savart's eq. by taking into account finite diameter of solenoids. Distributions of electric potential and oxygen concentration were modified by the inhomogeneous distribution of the magnetic fields.
Dislocations and Crystal-melt Interface Shape During the Melting of Silicon

王育人, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　27　(1)　5-5　2000年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Molecular dynamics analysis of point defects in silicon near solid-liquid interface

K Kakimoto, T Umehara, H Ozoe

APPLIED SURFACE SCIENCE　159　387-391　2000年6月

DOI： 10.1016/S0169-4332(00)00121-5 　

ISSN： 0169-4332
Oxygen distribution at a solid-liquid interface of silicon under transverse magnetic fields

K Kakimoto, H Ozoe

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　212　(3-4)　429-437　2000年5月

DOI： 10.1016/S0022-0248(00)00329-8 　

ISSN： 0022-0248
An in-situ X-ray topography observation of dislocations, crystal-melt interface and melting of silicon

WANG Yuren, KAKIMOTO Koichi

応用物理学関係連合講演会講演予稿集　47th　(1)　284　2000年3月28日
Molecular dynamics analysis on diffusion of point defects

K Kakimoto, T Umehara, H Ozoe

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　210　(1-3)　54-59　2000年3月

DOI： 10.1016/S0022-0248(99)00646-6 　

ISSN： 0022-0248
Magnetic field effects on melt convection during crystal growth

Proc. the 12th KACG tech. meeting and the 4th Korea-Japan EMGS　187-196　2000年
Oxygen distribution at a solid-liquid interface of silicon under transverse magnetic field

Journal of Crystal Growth　212　(3/4)　429-437　2000年

DOI： 10.1016/S0022-0248(00)00329-8 　

ISSN： 0022-0248
Atomic and Macroscale simulation of Transport Phenomena during Crystal Growth

2001 IAMS International Seminar　130-137　2000年
Heat and mass transfer during CZ Crystal growth : From atomic scale to macro scale

Second International School on Crystal Growth Technology　122-144　2000年
Dislocation, Crystal-Melt Interface and Melting of Silicon

Proceedings of the 3rd International Symposium on Advanced Science and Technology of Silicon Materials　561-564　2000年
Oxygen distribution in Silicon Melt under Inhomogeneous Transverse Magnetic Fields

Third International Work Shop on Modeling in Crystal Growth　11-12　2000年
An in-situ observation of dislocation and crystal-melt interface during the melting silicon

6th International Work shop on BIAMS　55　2000年
Heat and mass transfer during CZ crystal growth : From atomic scale to macro scale

Second International School on Crystal Growth Technology (ISCGT-2)　(24-29)　122-144　2000年
Application of various magnetic fields for the melt in a Czochralski crystal growing system(共著)

20th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM 2000), Chicago, Aug.　2000年
Heat and mass transfer in Czochralski silicon crystal growth under magnetic fields

20th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM 2000), Chicago, Aug.　2000年
The shape of solid-melt interface estimated from in-situ X-ray topograph observation(共著)

Proceedings of the Fourth Symposium on Atomic-scale Surface and Interface and Interface Dynamics, March 2-3, 2000, Tsukuba　95-100　2000年
Crucible and crystal rotation effects on oxygen distribution at an interface between solid and liquid of silicon under transverse magnetic fields

Proceedings of the Fourth Symposium on Atomic-scale Surface and Interface and Interface Dynamics, March 2-3, 2000, Tsukuba　89-94　2000年
Dislocation effect on crystal-melt interface: an in situ observation of the melting of silicon

YR Wang, K Kakimoto

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　208　(1-4)　303-312　2000年1月

DOI： 10.1016/S0022-0248(99)00406-6 　

ISSN： 0022-0248
Transient three-dimensional flow characteristics of Si melt in a Czochralski configuration under a cusp-shaped magnetic field

YC Won, K Kakimoto, H Ozoe

NUMERICAL HEAT TRANSFER PART A-APPLICATIONS　36　(6)　551-561　1999年11月

DOI： 10.1080/104077899274561 　

ISSN： 1040-7782
Germany-Japan-Poland(GJP)Crystal Growth Meeting参加報告

柿本浩一, 今枝美能留

日本結晶成長学会誌　26　(3)　156-157　1999年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Dislocation effect on crystal-melt interface : an X-ray topography study on the melting of silicon

王育人, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　26　(2)　141-141　1999年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
水平磁場印加下におけるSi融液中の酸素移動現象

柿本浩一, 尾添紘之

日本結晶成長学会誌　26　(2)　135-135　1999年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Transport mechanism of oxygen in silicon melt under transverse magnetic fields was clarified using three-dimensional and time-dependent calculation. The calculation clarified the following results. 1) Oxygen in grown crystals is dissociated from side wall of a crucible. 2) Oxygen which was dissolved from side wall of a crucible is transferred parallel to magnetic fields. 3) Oxygen is incorporated from a region which settled parallel to magnetic fields to solid-liquid interface.
29p-N-3 結晶成長に及ぼす外場の影響

柿本浩一

日本物理学会講演概要集　54　(1)　91-91　1999年3月15日
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
Molecular dynamics simulation of oxygen in silicon melt

K Kakimoto, S Kikuchi, H Ozoe

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　198　(Pt.1)　114-119　1999年3月

DOI： 10.1016/S0022-0248(98)01115-4 　

ISSN： 0022-0248
Direct observation and numerical simulation of molten silicon flow during crystal growth under magnetic fields by X-ray radiography and large-scale computation

M Watanabe, KW Yi, T Hibiya, K Kakimoto

PROGRESS IN CRYSTAL GROWTH AND CHARACTERIZATION OF MATERIALS　38　(1-4)　215-238　1999年

DOI： 10.1016/S0960-8974(99)00013-3 　

ISSN： 0960-8974
等圧下におけるシリコン中の点欠陥の輸送現象(共著)

柿本浩一, 梅原猛, 尾添紘之

九州大学機能物質科学研究所報告　13　(2)　87-91　1999年
出版者・発行元：九州大学
DOI： 10.15017/7913 　

ISSN： 0914-3793

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Molecular dynamics simulation of vacancy and self-interstitial atoms in silicon crystals was carried out to investigate diffusion mechanism and coefficients of vacancy and self-interstitial atoms. Pressure dependence of diffusion coefficients of the point defects is not significant, although temperature dependence is remarkably large. Large deformation of lattice was observed in an interstitial case, while small lattice distortion was obtained in a vacancy case.
Cz結晶成長融液へのZ軸磁場印加効果(共著)

電磁力を利用した材料プロセッシングの新展開　221-226　1999年
Macroscopic and microscopic mass transfer in silicon czochralski method

Korean Association of Crystal Growth　9　(4)　381-383　1999年
The effect of axial magnetic field on the melt oF Czochralski crystal growth

New Advancement in Electromagnetic Processing of Materials)　221-226　1999年
Melt flow in Czochralski crystal growth system-From macro to micro-

Crystal Growth Meeting Germany-Japan-Poland　24　1999年
One-sided natural and mixed convection computed for liquid metal in a Czochralski configuration(共著)

5th ASME/JSME Joint Thermal Eng. Conf.　1999年
Transient three-dimensional numerical computation for silicon melt under a cusp-shaped magnetic field(共著)

5th ASEME/JSME Joint Thermal Eng. Conf.　1999年
Rayleigh-Benard oscillatory natural convection of liquid gallium heated from below

Y Yamanaka, K Kakimoto, H Ozoe, SW Churchill

CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL　71　(3)　201-205　1998年12月

DOI： 10.1016/S1385-8947(98)00100-4 　

ISSN： 1385-8947
Standing-oscillatory natural convection computed for molten silicon in Czochralski configuration

H Tomonari, M Iwamoto, K Kakimoto, H Ozoe, K Suzuki, T Fukuda

CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL　71　(3)　191-200　1998年12月

DOI： 10.1016/S1385-8947(98)00115-6 　

ISSN： 1385-8947
Numerical study of natural convection in Czochralski crystallization

XB Wu, K Kakimoto, H Ozoe, ZY Guo

CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL　71　(3)　183-189　1998年12月

DOI： 10.1016/S1385-8947(98)00114-4 　

ISSN： 1385-8947
シリコンの物性の分子動力学解析

柿本浩一, 末永英俊, 尾添紘之

日本結晶成長学会誌　25　(3)　A76　1998年7月
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Molecular dynamics simulation for silicon was carried out with a constraint of constant temperature and pressure. An Andersen' s algorithm was employed to obtain constant pressure condition of the system. A relationship of calculated pressure and volume of the system can express experimental volume compressibility of actual solid silicon. Negative pressure to the system can be applied in a calculation.
Segregation of oxygen at a solid/liquid interface in silicon

K Kakimoto, H Ozoe

JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY　145　(5)　1692-1695　1998年5月

DOI： 10.1149/1.1838541 　

ISSN： 0013-4651
Temperature fluctuations of the Marangoni flow in a liquid bridge of molten silicon under microgravity on board the TR-IA-4 rocket

S Nakamura, T Hibiya, K Kakimoto, N Imaishi, S Nishizawa, A Hirata, K Mukai, S Yoda, TS Morita

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　186　(1-2)　85-94　1998年3月

DOI： 10.1016/S0022-0248(97)00440-5 　

ISSN： 0022-0248
Heat and mass transfer during crystal growth

K Kakimoto, H Ozoe

COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE　10　(1-4)　127-133　1998年2月

DOI： 10.1016/S0927-0256(97)00090-6 　

ISSN： 0927-0256

eISSN： 1879-0801
等温等圧下におけるシリコンの物性のシミュレーション(共著)

九州大学機能物質科学研究所報告　12　(1)　7-10　1998年
Visualization of the heat and mass transfer as well as the melt convection under a cusp-shaped megnetic field(共著)

The Eleventh Symposium on Chemical Engineering　327-328　1998年
Heat and mass transfer in silicon melt under magnetic fields

First International School on Crystal Growth Technology　172-186　1998年
Numerical calculation of natural and mixed convection in a Czochralski crucible under transverse magnetic fields

M Akamatsu, K Kakimoto, H Ozoe

HEAT TRANSFER 1998, VOL 3　3　239-244　1998年
等温等圧下におけるシリコンの物性のシミュレーション

柿本浩一, 末永英俊, 尾添紘之

九州大学機能物質科学研究所報告　12　(1)　7-10　1998年
出版者・発行元：九州大学
DOI： 10.15017/7887 　

ISSN： 0914-3793

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Molecular dynamics simulation was carried out to estimate volume expansion coefficients and compressibility of solid and liquid silicon. The numerical simulation employed constant temperature and pressure algorithms based on Andersen's method. Stillinger-Weber potential was used as a model potential. Calculated result shows no anomaly of density in the melt near the melting point. Estimated thermal-expansion coefficients of the solid and the melt are 1.4x10^<-5>K^<-1> and 0.4x10^<-4> K^<-1>, respectively. Calculated compressibility of the solid and the melt is almost identical to experimental data.
Molecular dynamics simulation of oxygen in silicon melt(共著)

The Second Symposium on Atomic-scale Surface and Interface Dynamics　85-90　1998年
Transient analysis of melt flow under inhomogeneous magnetic fields(共著)

The Second Symposium on Atomic-scale Surface and Interface Dynamics　57-62　1998年
Numerical computation for the secondary convection in a Czochralski crystal growing system with a rotating crucible and a static crystal rod

J. of material processing and manufacturing science,　151　(1)　329　1998年
Sensitivity of oxygen sensors in silicon melt to temperature fluctuation

K Kakimoto, H Noguchi, M Eguchi

JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY　144　(11)　4045-4049　1997年11月

DOI： 10.1149/1.1838133 　

ISSN： 0013-4651
シリコン融液の表面張力に及ぼす酸素と温度の影響

牛正剛, 向井楠宏, 白石裕, 日比谷孟俊, 柿本浩一, 小山正人

日本結晶成長学会誌　24　(4)　369-378　1997年10月10日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Dependence of surface tension of molten silicon on temperature, oxygen partial pressure in ambient argon gas atmosphere and oxygen concentration in molten silicon have been determined at temperatures from 1693 K to 1773 K and in the range of oxygen partial pressure from 4×10^<-22> MPa to 6×10^<-19> MPa by sessile drop method under precisely controlled oxygen partial pressure using oxygen sensor which was composed of solid electrolytes, Zr0_2・CaO. The surface tension steeply decreases with increasing the oxygen partial pressure. The extent of the surface tension reduction decreases with increasing temperature. Relations between the surface tension and the oxygen partial pressure and oxygen concentraton in the silicon melt are fairly described with Szyskowski's equation. The temperature coefficient of the surface tension is minus and the absolute value of the temperature coefficient decreases with increasing the oxygen partial pressure. Absolute value of the temperature coefficient at constant oxygen partial pressure is smaller than that at constant oxygen concentration in the silicon melt. The above oxygen dependence of temperature coefficient of the surface tension are fairly described with the equations which were derived thermodynamically based on the assumption of the oxygen equilibrium between gas and molten silicon and the equilibrium of oxygen adsorption on the surface of molten silicon.
Use of an inhomogeneous magnetic field for silicon crystal growth

K Kakimoto, M Eguchi, H Ozoe

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　180　(3-4)　442-449　1997年10月

DOI： 10.1016/S0022-0248(97)00239-X 　

ISSN： 0022-0248
Modification of heat and mass transfers and their effect on the crystal-melt interface shape of Si single crystal during Czochralski crystal growth

M Watanabe, K Kakimoto, M Eguchi, T Hibiya

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS SHORT NOTES & REVIEW PAPERS　36　(10)　6181-6186　1997年10月

DOI： 10.1143/JJAP.36.6181 　

ISSN： 0021-4922
「結晶成長における物質・熱輸送」小特集にあたって

北村雅夫, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　24　(3)　302-302　1997年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
結晶成長における熱と物質の移動現象に及ぼす磁場の効果

柿本浩一, 尾添紘之

日本結晶成長学会誌　24　(3)　311-316　1997年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Recent progress of magnetic field effects on melt convecion during single crystal growth was reviewed. A report on enhancement of flow velocity near walls was introduced, although magnetic fields have been accepted to reduce flow velocity of metallic melts. Mechanisms how the melt flow suppresses, and instability of melt flow under vertical magnetic fields were also reviewed.
分子動力学法によるシリコン中の酸素の運動

柿本浩一, 菊池晋, 尾添紘之

日本結晶成長学会誌　24　(2)　91-91　1997年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Molecular dynamics simulation of oxygen in silicon was carried out to study local deformation near oxygen atom. The analysis estimated that these values of equilibrium segregation coefficient of oxygen in silicon and diffusion constant of oxygen in silicon melt are from 0.38 to 0.8 and l0_<-4>cm^2/sec, respectively.
シリコン固液界面における酸素の偏析現象

柿本浩一, 尾添紘之

日本結晶成長学会誌　24　(2)　82-82　1997年7月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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The incorporation of oxygen into silicon single crystals from the melt is examined in terms of an experiment and a model on a transient solidification. A transient analysis is proposed to obtain equilibrium segregation coefficient of oxygen in silicon and diffusion constant of oxygen in the melt almost independently. The analysis estimated these values of equilibrium segregation coefficient of oxygen in silicon and diffusion constant of oxygen in silicon melt.
「核形成とステップ不安定の理論」小特集にあたって

柿本浩一

日本結晶成長学会誌　24　(1)　10-10　1997年3月25日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Temperature Fluctuations and Flow Structure of Marangoni Convection in a Liquid Bridge of Molten Silicon under Microgravity

S. Nakamura, T. Hibiya, K. Kakimoto, N. Imaishi, S. Nishizawa, A. Hirata, K. Mukai, S.Yoda, T. J. Morita

Joint Xth European and VIth Russian Symposium on Physical Sciences in Microgravity　1997年
Measurement of Temperature Fluctuations in Marangoni Convection in a Half-zone Silicon Melt on Board the TR-IA-4 Rocket

S. Nakamura, T. Hibiya, K. Kakimoto, N. Imaishi, S. Nishizawa, A. Hirata, K. Mukai, S. Yoda, T. J. Morita

14　(1)　60-66　1997年
液体金属シリコンの対流不安定性

柿本浩一

日本物理学会誌　52　(2)　90-96　1997年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/butsuri1946.52.90 　

ISSN： 0029-0181

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近年, 画像情報等の処理のために大容量高速の半導体メモリーに対する期待が大きくなってきている. このギガビットメモリーの実現を支えるシリコン単結晶は, 液体金属シリコン結晶を固化して得ることが可能である. この結晶の育成中に生じる液体金属シリコンの対流の不安定は結晶中の不純物分布に大きく影響をするため, その対流を理解し制御することが必要である. ここでは, 実際の液体シリコンの系の流れ場に対して, X線透視法を用いた可視化実験と数値計算, および線形安定理論による流れ場の安定解析結果等を紹介し, 最後に今後の課題等について紹介する.
シリコン融液の表面張力に及ぼす酸素分圧の影響

牛正剛, 向井楠宏, 白石裕, 日比谷孟俊, 柿本浩一, 小山正人

日本結晶成長学会誌　23　(5)　374-381　1996年12月1日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Experiments were conducted in order to obtain the relation between surface tension of molten and oxygen partial pressure. Clarifyiyng the relation holds a key for understanding the Marangoni convection of molten silicon in a Czochralski (CZ) system.Measurements of surface tension and density of molten silicon were performed by the sessile drop method using BN substrate under argon atmosphere at 1693 K. Oxygen partial pressure Po_2 of argon gas was controlled below the equilibrium Po_2, that was, Po_2,_<sat>, of S1O_2 by the aid of argon gas purifier and tightly sealed furnace made of double alumina tubes. Po_2 was determined with oxygen sensor of solid electrolytes, ZrO_2・CaO. Surface tension of molten silicon was 813 mN/m at 1693 K under a condition of Po_2=2.58×l0^<-22> MPa. The surface tension remarkably decreases with increasing Po_2 up to Po_2,_<sat> of SiO_2 at 1693 K. However, above Po_2,_<sat>, the surface tension keeps almost constant with incrcasing Po_2.
シリコン液柱内マランゴニ対流の温度振動と温度分布

中村新, 柿本浩一, 日比谷孟俊, 今石宣之, 西澤伸一, 平田彰, 向井楠宏, 依田真一, 森田知二

JASMA : Journal of the Japan Society of Microgravity Application　13　(4)　297-297　1996年10月31日

ISSN： 0915-3616
微小重力状態を利用した半導体シリコンメルトのマランゴニ対流の温度振動の精密測定とマランゴニ対流モード

日比谷孟俊, 中村新, 柿本浩一, 今石宣之, 西澤伸一, 平田彰, 向井楠宏, 松井捷明, 横田孝夫, 依田真一, 森田知二

日本結晶成長学会誌　23　(3)　139-139　1996年7月10日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
MARANGONI FLOW AND THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF MOLTEN SEMICONDUCTORS(Abstract from International Seminar on Manufacturing of Advanced Materials)

HIBIYA Taketoshi, NAKAMURA Shin, KAKIMOTO Koichi

九州大学機能物質科学研究所報告　9　(2)　182-183　1996年3月28日
出版者・発行元：九州大学
ISSN： 0914-3793
Asymmetric distribution of oxygen concentration in the Si melt of a Czochralski system

KW Yi, K Kakimoto, ZG Niu, M Eguchi, H Noguchi, S Nakamura, K Mukai

JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY　143　(2)　722-725　1996年2月

DOI： 10.1149/1.1836508 　

ISSN： 0013-4651
Temperature Oscillation Measurement of Marangoni Flow in Molten Silicon Column using HTF-II under Microgravity on Board the NASDA TR-IA Rocket

T. Hibiya, S. Nakamura, K. Kakimoto, N. Imaishi, S. Nishizawa, A. Hirata, K. Mukai

Second European Symposium: Fluids in Space Proceedings, Second European Symposium "Fluids in Space" Ed. by A. Viviani　231-237　1996年
バルク結晶成長技術の基礎

柿本浩一

応用物理　65　(7)　704-709　1996年
出版者・発行元： The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/oubutsu1932.65.704 　

ISSN： 0369-8009

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バルク結晶成長における熱と物質の輸送現象を制御する方法の紹介をする.ざらに熱平衡に極めて近いバルク結晶成長において有効な相図が材料設計に与える効果についても紹介する.また最近話題となっている結晶成長中の熱と物質との輸送現象について,ウエープレット変換法などを利用した新しい解析手法を用いた研究結果について概観する.最後に,最近注目を浴びている原子レベルの現象とバルク結晶成長との係わりについても概観する.
Oxygen transport mechanism in silicon melt

Proceedings of the 2nd international symposium on Advanced Science and Technology of Silicon Materials　78-84　1996年
Numerical simulation for the convection of silicon melt under cusp-shaped magnetic fields

Proceeding of the ninth symposium on chemical engineering　33-34　1996年
Use of inhomogeneous magnetic fields

Abstract of 2nd International workshop on Modelling in Crystal Growth　21-23　1996年
Use of magnetic fields in crystal growth from semiconductor melts

K Kakimoto, KW Yi

PHYSICA B　216　(3-4)　406-408　1996年1月

DOI： 10.1016/0921-4526(95)00529-3 　

ISSN： 0921-4526
TR-IA-4号小型ロケットによるシリコンメルトマランゴニ対流の温度振動測定

中村新, 柿本浩一, 日比谷孟俊, 西澤伸一, 平田彰, 今石宣之, 足立聡, 依田真一, 中村富久, 鮫島浩人

JASMA : Journal of the Japan Society of Microgravity Application　12　(4)　336-336　1995年10月31日

ISSN： 0915-3616
MATERIALS SCIENCE-EDUCATION IN JAPAN

H KAMIMURA, K KAKIMOTO

MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING　199　(1)　15-21　1995年8月

DOI： 10.1016/0921-5093(95)09903-4 　

ISSN： 0921-5093
シリコン融液中における酸素移動現象の磁場印加効果

柿本浩一, 李京雨, 江口実

日本結晶成長学会誌　22　(3)　155-155　1995年7月10日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
シリコン融体の表面張力の測定

向井楠宏, 牛正剛, 白石裕, 日比谷孟俊, 柿本浩一

日本結晶成長学会誌　22　(3)　149-149　1995年7月10日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
FLOW MODE TRANSITION AND ITS EFFECTS ON CRYSTAL-MELT INTERFACE SHAPE AND OXYGEN DISTRIBUTION FOR CZOCHRALSKI-GROWN SI SINGLE-CRYSTALS

M WATANABE, M EGUCHI, K KAKIMOTO, H ONO, S KIMURA, T HIBIYA

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　151　(3-4)　285-290　1995年6月

DOI： 10.1016/0022-0248(95)00057-7 　

ISSN： 0022-0248
Convection Visualization and Temperature Fluctuation Measurement in a Molten Silicon Column

S. Nakamura, K. Kakimoto, T. Hibiya

IXth European Symposium on Gravity-Dependent in Physical Sciences "Material and Fluids under Low Gravity", Proceedings of the Conference, ed. by L. Ratke.Springer Verlag　343-349　1995年
Structure of temperature and velocity fields in the Si melt of a Czochralski crystal growth system

Applied Physics Reviews, J. Appl. Phys. ,　77　1827-1842　1995年
Flow visualization of molten silicon in Si colums

Proceeding of the Ixth European Symposium on Gravity-Dependent Phenomena in Physical Sciences　343-349　1995年
Heat and mass transfer in semiconductor melts during single-crystal growth processes

Koichi Kakimoto

Journal of Applied Physics　77　(5)　1827-1842　1995年

DOI： 10.1063/1.358882 　

ISSN： 0021-8979
Molten silicon convection affects oxygen concentration in silicon crystals?

Proceedings of International Confefence of Crystal Growth XI　155　1995年
Flow visualization of molten silicon in Si columns

Proceedings on International Conference on Microgravity　77-84　1995年
Effects of Temperature and Oxygen on the Surface Tension of Molten Silicon

Proceedings of 4th Asian Thermophysical Properties Conference　187-191　1995年
Correlation of temperature fluctuation and striations in silicon crystals

J. Crystal Growth　151　187-191　1995年
Molecular dynamic simulation of the diffusion constant and viscosity in silicon melt

J. Appl. Phys　77　4122-4124　1995年
SPOKE PATTERNS ON MOLTEN SILICON IN CZOCHRALSKI SYSTEM

KW YI, K KAKIMOTO, M EGUCHI, M WATANABE, T SHYO, T HIBIYA

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　144　(1-2)　20-28　1994年11月

DOI： 10.1016/0022-0248(94)90005-1 　

ISSN： 0022-0248
A NUMERICAL STUDY OF THE EFFECT OF CORIOLIS-FORCE ON THE FLUID-FLOW AND HEAT-TRANSFER DUE TO WIRE HEATING ON CENTRIFUGE

KW YI, S NAKAMURA, T HIBIYA, K KAKIMOTO

INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER　37　(12)　1773-1781　1994年8月

DOI： 10.1016/0017-9310(94)90066-3 　

ISSN： 0017-9310
融液対流と結晶中の不純物濃度分分布との相関 : 融液成長(シリコン関連) I

柿本浩一, 庄俊之, 江口実

日本結晶成長学会誌　21　(3)　228-228　1994年7月5日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
シリコンメルト液柱内の対流構造 : 融液成長(シリコン関連) I

中村新, 柿本浩一, 日比谷孟俊

日本結晶成長学会誌　21　(3)　229-229　1994年7月5日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
融液成長における対流の不安定性 (融液成長における不安定性<特集>)

柿本浩一, 李京雨

日本結晶成長学会誌　21　(2)　p174-179　1994年6月
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Semiconductor and oxide crystals for electronic and optical devices are grown from melts Within a thermal and rotating fields. The both fields create melt flow in the melt. The present paper reports three-dimensional structure of molten silicon convection which is observesd by using X-ray radiography method. Additionally, three-dimensional numerical-simulation by using a super computer is also introduced.
CORIOLIS EFFECT ON HEAT TRANSFER EXPERIMENT USING HOT-WIRE TECHNIQUE ON CENTRIFUGE

T HIBIYA, S NAKAMURA, KW YI, K KAKIMOTO

MATERIALS PROCESSING IN HIGH GRAVITY　171-179　1994年
The Effects of Vertical Magnetic Field on the Fluid Flow of Si Melt and on the concentration Profile of Oxygen in the Czochralski System

K.W.Yi, K. Kakimoto, T. Hibiya

Eelctrochemical Society Spring Meeting　1994年
Change in Velocity in Silicon Melt of the Czochralski (CZ) Process in a Vertical Magnetic Field

Yi Kyung-Woo, Watanabe Masahito, Eguchi Minoru, Kakimoto Koichi, Hibiya Taketoshi

Jpn J Appl Phys　33　(4A)　L487-L490　1994年
出版者・発行元：社団法人応用物理学会
DOI： 10.1143/jjap.33.L487 　

ISSN： 0021-4922 1347-4065

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The influence of a magnetic field on the velociry of molten silicon has been characterized both theoretically and experimentally. The velocity decrease observed by X-ray radiography in the magnetic field is in good agreement with the results obtained by numerical modelling. It is found that the rate of decrease in velocity in a vertical magnetic field is well presented using the magnetic number rather than the Hartmann number. Accordingly, the analytical expression using the square of the magnetic number, M, well describes the velociry changes as v/v0=(1+M2/4)1/2-M/2, for experimental as well as numerically calculated data.
3-D structure of molten silicon flow

Proceedings of 7th Korean Association of Crystal Growth　13-14　1994年
Change of the velocities in the silicon melt of CZ process under the vertical magnetic field

J. Crystal Growth　33　L487-L490　1994年
DOUBLE-BEAM X-RAY RADIOGRAPHY SYSTEM FOR 3-DIMENSIONAL FLOW VISUALIZATION OF MOLTEN SILICON CONVECTION

M WATANABE, M EGUCHI, K KAKIMOTO, T HIBIYA

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　133　(1-2)　23-28　1993年10月

DOI： 10.1016/0022-0248(93)90099-I 　

ISSN： 0022-0248
27pA3 CZ単結晶育成中におけるSi融液対流速度の垂直磁場による変化(バルク結晶成長シンポジウムII)(バルク結晶成長シンポジウム : バルク単結晶の新しい融液成長技術)

李京雨, 渡辺匡人, 江口実, 柿本浩一, 日比谷孟悛

日本結晶成長学会誌　20　(2)　69-69　1993年7月10日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
TEMPERATURE-DEPENDENCE STUDIES OF THE LIQUID STRUCTURE OF GASB BY NEUTRON-DIFFRACTION

J MIZUKI, K KAKIMOTO, M MISAWA, T FUKUNAGA, N WATANABE

JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER　5　(21)　3391-3396　1993年5月

DOI： 10.1088/0953-8984/5/21/001 　

ISSN： 0953-8984
THE BAROCLINIC FLOW INSTABILITY IN ROTATING SILICON MELT

M WATANABE, M EGUCHI, K KAKIMOTO, Y BAROS, T HIBIYA

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　128　(1-4)　288-292　1993年3月

DOI： 10.1016/0022-0248(93)90335-T 　

ISSN： 0022-0248
シリコン単結晶製造プロセスにおけるマランゴニ効果

金属学会誌マテリア　34　420　1993年
シリコン単結晶製造時における融液の流れ

柿本浩一, 渡辺匡人, 江口実, 日比谷孟俊

日本流体力学会誌　13　(1)　5-15　1993年

DOI： 10.11426/nagare1982.13.5 　

ISSN： 0286-3154 2185-4912
半導体材料における融液の構造と性質

セラミックス　28　1233　1993年
Coriolis effect on heat and mass transfer experiment using hot wire technique on centrifuge

Proceedings of 2nd International workshop on materials processing in high-gravity　35-40　1993年
Flow instability of the melt during Czochralski Si crystal growth : dependence on growth conditions ; a numerical simulation study

J. Crystal Growth　139　197-205　1993年
ORDERED STRUCTURE IN NON-AXISYMMETRICAL FLOW OF SILICON MELT CONVECTION

K KAKIMOTO, M WATANABE, M EGUCHI, T HIBIYA

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　126　(2-3)　435-440　1993年1月

ISSN： 0022-0248
THE CORIOLIS-FORCE EFFECT ON MOLTEN SILICON CONVECTION IN A ROTATING CRUCIBLE

K KAKIMOTO, M WATANABE, M EGUCHI, T HIBIYA

INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER　35　(10)　2551-2555　1992年10月

DOI： 10.1016/0017-9310(92)90096-B 　

ISSN： 0017-9310
数値計算によるSi融液中の熱と物質の輸送現象の理解 : 融液成長VI

柿本浩一, 渡辺匡人, 江口実, 日比谷孟俊

日本結晶成長学会誌　19　(1)　127-127　1992年6月25日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Si融液対流と育成結晶中のストリエーションとの相関 : 融液成長VI

渡辺匡人, 江口実, 柿本浩一, 木村滋, 小野春彦, 日比谷孟俊

日本結晶成長学会誌　19　(1)　126-126　1992年6月25日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
CZ法におけるSi融液対流の3次元構造 (バルク成長-2-<特集>)

渡辺匡人, 柿本浩一, 江口実, 日比谷孟俊

日本結晶成長学会誌　18　(4)　p447-454　1992年6月
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275

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Direct observation on molten silicon convection during Czochralski crystal growth was carried out using doublebeam X-ray radiography system with solid tracer method. The observed particle path had a torus like pattern for crystal and crucible rotation rates as +1 and -1 rpm, respectively. The root-mean-square velocity for one specific tracer was 21 mm/sec. Moreover, it is found that a flow field with larger azimuthal velocity than the rotational velocity of the crucible exists just beneath the crystal, while the flow field with smaller or negative azimuthal velocity exists near the crucible wall. Numerical simulation containing fluid flow, heat conduction and heat exchange by radiation has been performed using the geometry of the same as furnace used for experiment. The calculated flow velocity and particle path were almost the same as the experimental results. It has also become clear from a comparison of flow-velocity field between experimental and calculated results that the modulation of azimuthal-flow field is caused by the Colioris force.
In-situ Observation of Surface Tension Driven Flow at Surface of Molten silicon

K. Kakimoto, M. Watanabe, M. Eguchi, T. Hibiya

10th International Conference on Crystal Growth　1992年
CONVECTION AND THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF MOLTEN SEMICONDUCTORS

K KAKIMOTO, S NAKAMURA, T HIBIYA

HEAT AND MASS TRANSFER IN MATERIALS PROCESSING　659-671　1992年
NUMERICAL-SIMULATION OF MOLTEN SILICON FLOW - COMPARISON WITH EXPERIMENT

K KAKIMOTO, P NICODEME, M LECOMTE, F DUPRET, MJ CROCHET

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　114　(4)　715-725　1991年12月

DOI： 10.1016/0022-0248(91)90421-Z 　

ISSN： 0022-0248
Si融液対流の三次元解析 : 軸対称流について : 融液成長V

渡辺匡人, 江口実, 柿本浩一, 荒井正之, 日比谷孟俊

日本結晶成長学会誌　18　(1)　126-126　1991年7月25日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Three-Dimensional Visualization of Molten Silicon Convection

M. Watanabe, M. Eguchi, K. Kakimoto, T. Hibiya

Proceedings of the Conference, Experimental and Numerical Visualization The Winter Annual Meeting of the American Society of Mechanical Engineers　128　225-260　1991年
In-situ Monitoring of Dopant Concentration Variation in a Silicon Melt during Czochralski Growth

K. Kakimoto, M. Eguchi, T. Hibiya

Journal of Crystal Growth　112　(4)　819-823　1991年

DOI： 10.1016/0022-0248(91)90140-Z 　

ISSN： 0022-0248
中性子散乱による溶融GaSbの微細構造と粘性係数との関係 : 融液成長IV

柿本浩一, 水木純一郎, 福永俊晴, 三沢正勝, 渡辺昇

日本結晶成長学会誌　18　(1)　121-121　1991年
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Si融液対流の三次元観察

渡辺匡人, 江口実, 柿本浩一, 日比谷孟俊

応用物理　60　(8)　799-803　1991年
出版者・発行元： The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/oubutsu1932.60.799 　

ISSN： 0369-8009

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ダブルビームX線透視法を新たに開発し,チョクラルスキー (CZ) 法によるSi単結晶育成時の, Si融液対流の三次元可視化観察を行った.三次元可視化は,ステレオ写真法に基づいて行った.ここでは,このダブルビームX線透視法の紹介と, Si融液対流のうち軸対称流についての観察結果,および流速を解析した結果について述べる.流速の解析結果から,結晶下部ではるつぼ回転よりも速い周方向速度をもつこと,るつぼ壁近傍では周方向速度は非常に遅くなり,さらにるつぼ回転と逆方向に流れる場合もあることが明らかとなった.すなわちるつぼ内のSi融液は,周方向に剛体回転をしていないことを示している.
Si融体の対流をX線で見る

柿本浩一, 江口実, 渡辺匡人, 日比谷孟俊

日本結晶学会誌　33　(1)　21-26　1991年
出版者・発行元： The Crystallographic Society of Japan
DOI： 10.5940/jcrsj.33.21 　

ISSN： 0369-4585 1884-5576

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Condition of crystal and crucible rotation rates which offers unstable flow was revealed. It has been conventionally reported that iso-rotational condition of crystal and crucible has been thought to make stable flow from numerical simulation with assumption of axisymmetric and steady flow. However, it has become clear that the iso-rotational condition is not able to make stable flow from the present experiment. We also made it clear that the volume expansion coefficient of molten silicon should be order of 10^-4 K while two different values of the constant such as 1.43×10^-4 and 1.43×10^-5 K had been previously reported.
Three-dimensional visualization of molten silicon convection

ASME FED　128　255-259　1991年
Direct observation and numerical simulation of molten silicon convection

Proceedings of symposium on advanced science and technology of silicon materials　159-161　1991年
ダブルビームX線透視法によるCzSi単結晶育成時の融液対流三次元可視化観察 : 融液成長IV

渡辺匡人, 江口実, 柿本浩一, 日比谷孟俊

日本結晶成長学会誌　17　(1)　64-64　1990年7月20日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
FLOW INSTABILITY OF MOLTEN SILICON IN THE CZOCHRALSKI CONFIGURATION

K KAKIMOTO, M EGUCHI, H WATANABE, T HIBIYA

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　102　(1-2)　16-20　1990年4月

DOI： 10.1016/0022-0248(90)90884-N 　

ISSN： 0022-0248
INSITU OBSERVATION OF IMPURITY DIFFUSION BOUNDARY-LAYER IN SILICON CZOCHRALSKI GROWTH

K KAKIMOTO, M EGUCHI, H WATANABE, T HIBIYA

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　99　(1-4)　665-669　1990年1月

DOI： 10.1016/S0022-0248(08)80003-6 　

ISSN： 0022-0248
KINETIC-STUDY BY VISCOSITY MEASUREMENTS ON DIRECT SYNTHESIS OF GALLIUM ANTIMONIDE

K KAKIMOTO, T HIBIYA

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　66　(9)　4181-4183　1989年11月

DOI： 10.1063/1.344003 　

ISSN： 0021-8979
NATURAL AND FORCED-CONVECTION OF MOLTEN SILICON DURING CZOCHRALSKI SINGLE-CRYSTAL GROWTH

K KAKIMOTO, M EGUCHI, H WATANABE, T HIBIYA

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　94　(2)　412-420　1989年2月

DOI： 10.1016/0022-0248(89)90016-X 　

ISSN： 0022-0248
Direct observation of Melt Convection during Czochralski Single Crystal Growth

K. Kakimoto, M. Eguchi, H. Watanabe, T. Hibiya

International Conference on Physicochemical Hydrodynamics　1989年
In-situ observation of impurity diffusion boundary layer in meniscus during silicon Cz growth

Abstracts of The 9th International Conference on Crystal Growth　231　1989年
X線透視法によるシリコン融体の対流直接観測 : 実験とシミュレーションとの対応

柿本浩一, 江口実, 渡辺久夫, 日比谷孟俊

日本結晶成長学会誌　15　(1)　24-24　1988年7月10日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
DIRECT OBSERVATION BY X-RAY RADIOGRAPHY OF CONVECTION OF MOLTEN SILICON IN THE CZOCHRALSKI GROWTH METHOD

K KAKIMOTO, M EGUCHI, H WATANABE, T HIBIYA

JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH　88　(3)　365-370　1988年5月

DOI： 10.1016/0022-0248(88)90009-7 　

ISSN： 0022-0248
Composition Dependence of Viscosity for Molten Ga1-xAsx ( 0.0≦x≦0.53)

K. Kakimoto, T. Hibiya

Applied Physics Letters　52　(19)　1576-1577　1988年

DOI： 10.1063/1.99085 　

ISSN： 0003-6951
In-situ Observation of Solid Liquid Interface Shape by X-Ray Radiography during Silicon Single Crystal Growth

K. Kakimoto, M. Eguchi, H. Watanabe, T. Hibiya

Journal of Crystal Growth　91　(4)　509-514　1988年

DOI： 10.1016/0022-0248(88)90118-2 　

ISSN： 0022-0248
X線透視法によるSi融体の対流観察

柿本浩一, 江口実, 渡辺久夫, 日比谷孟俊

応用物理　58　(9)　1334-1339　1988年
出版者・発行元： The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/oubutsu1932.58.1334 　

ISSN： 0369-8009

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Si融体の対流は,単結晶内の不純物分布を左右することが経験的こはわかっているものの,観測手段が存在しなかったこともあって,ほとんど理解されていないのが現状である. Siのみならず溶融金属の対流についても,数値計算によるシミュレーションのみで実験的な理解は行われていないといえる.結晶育成装置にX線透視装置を装着することによリ, Si融体育の対流め観測が初めて可能になった,ここでは,X線透視法とトレーサー法を併用することにより観測したSi融体対流の研究結果について紹分し,数値シミュレーションとの対比, GaAs育成時のB₂O₃液体封止剤の対流観測結果,および固液界面形状のその場観測結果についても紹介する.
融液半導体からの結晶成長における流れの直接観察

日本結晶成長学会誌　15　271　1988年

DOI： 10.19009/jjacg.15.2_217 　
溶融GaAsの粘性係数 : 組成依存性 : 融液成長I

柿本浩一, 日比谷孟俊

日本結晶成長学会誌　14　(1)　2-2　1987年7月10日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
Temperature dependence of viscosity of moltem GaAs by an oscillating cup method

Appl. Phys. Letters　50　(18)　1249-1250　1987年

DOI： 10.1063/1.97924 　

ISSN： 0003-6951
TEMPERATURE-FLUCTUATION IN MOLTEN GAAS

K KAKIMOTO, H WATANABE, T HIBIYA

JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY　133　(12)　2649-2652　1986年12月

DOI： 10.1149/1.2108496 　

ISSN： 0013-4651
溶融化合物半導体の熱的挙動 (温度変動と無次元数との対比)

柿本浩一, 渡辺久夫, 日比谷孟俊

日本結晶成長学会誌　13　(1)　16-16　1986年7月10日
出版者・発行元：日本結晶成長学会
ISSN： 0385-6275
CLUSTERING PARAMETER AND INTERNAL-STRESS IN III-V-TERNARY ALLOYS

K KAKIMOTO, T KATODA

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1-REGULAR PAPERS SHORT NOTES & REVIEW PAPERS　24　(8)　1022-1029　1985年

ISSN： 0021-4922
Direct Observation by X-Ray Radiography of Convection of Boric Oxide in the GaAs Liquid Encapsulated Czochralski Growth

K. Kakimoto, M. Eguchi, H. Watanabe, T. Hibiya

Journal of Crystal Growth　94　(2)　405-411　1984年

DOI： 10.1016/0022-0248(89)90015-8 　

ISSN： 0022-0248
TEMPERATURE AND ENERGY DEPENDENCES OF CAPTURE CROSS-SECTIONS AT SURFACE-STATES IN SI METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR DIODES MEASURED BY DEEP LEVEL TRANSIENT SPECTROSCOPY

T KATSUBE, K KAKIMOTO, T IKOMA

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　52　(5)　3504-3508　1981年

DOI： 10.1063/1.329128 　

ISSN： 0021-8979
The dislocation behaviour in the vicinity of molten zone : An X-ray topography study of the melting of silicon(共著)

Eleventh American Conference on Crystal Growth & Epitaxy(ACCGE-11)　106

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書籍等出版物 19

丸善実験物理学講座4試料作製技術(共著)

2結晶成長の基礎　2000年
現代エレクトロニクスを支える単結晶成長技術(共著)

2.2融液内熱・物質移動解析　1999年
計算力学[(]G0006[)] -電子デバイス/機器設計における計算力学の適用ー(共著)

第1章融液の熱流動シミュレーション　1999年
Crystalline Silicon EDITED BY ROBERT HULL emis DATAREVEWS SERIES

Si melt convection in a crucible　1999年
Computational Mechanics [(]G0006[)]

1999年
Direct observation and numerical simulation of molten silicon flow during crystal growth under magnetic fields by X-ray radiography and large-scale computation(共著)

Progress of Crystal Growth and Characterization of Materials. The role of magnetic fields in crystal growth　1999年
The convection under an axial magnetic field in a Czochralski configuration

Advanced computational methods in heat transfer,　1998年
結晶成長における熱と物質の移動の計算機シミュレーション

計算機でみる結晶成長日本結晶成長学会　1996年
結晶成長と相図

結晶工学の基礎応用物理学会　1995年
Flow instability during crystal growth from the melt

Progress of crystal growth and characterization　1995年
融液対流とシミュレーション技術

アドバンストエレクトロニクスバルク結晶成長技術培風館　1994年
結晶成長における熱と物質の輸送現象

計算機でみる結晶成長日本結晶成長学会　1994年
Convection visualization and temperature fluctuations measurement in a molten silicon column

Materials and fluids under low gravity　1994年
The effect of vertical magnetic field on the fluid flow of Si melt and on the concentration profile of oxygen in the Cz system

Abstract of electrochemical society meeting 1994　1994年
Calculation of the intrinsic asymmetric profiles in the Si melt of the Czocharalski system using a 3-dimensional transient model

Proceedings of WCCM-III　1994年
Coriolis effect on heat transfer experiment using hot-wire technique on centrifuge

Materials Processing in High Gravity, Prenum Press, New York　1994年
The effect of the Coriolis force on the fluid flow in centrifuge

Proceedings of 30th National Heat Transfer Symposium of Japan　1993年
Modification of heat and mass transfer in silicon melt

Proceedings of America Society of Crystal Growth　1993年
Characterization of thermal instability in GaAs-AlAs and GaAs-InAs superlattices with laser Raman spectroscopy

Gallium Arsenide and Related Compounds 1984　1984年

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産業財産権 16

ハイブリッドEBセルとそれを使用した成膜材料蒸発法

柿本浩一

産業財産権の種類: 特許権
結晶育成装置

産業財産権の種類: 特許権

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特開平05-238871
結晶育成装置用坩堝

産業財産権の種類: 特許権

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特開平06-211593
単結晶育成法

産業財産権の種類: 特許権

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特開平07-061893
結晶育成方法及びその装置

産業財産権の種類: 特許権

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特開平07-172979
結晶育成方法

産業財産権の種類: 特許権

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特開平07-206582
シリコン結晶成長方法

産業財産権の種類: 特許権

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特開平08-259380
結晶育成方法および結晶育成装置

産業財産権の種類: 特許権

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特開平09-110580
分子動力学法の高速計算装置

産業財産権の種類: 特許権

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特開平09-146921
結晶育成方法及びその装置

産業財産権の種類: 特許権

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特許2570162
半導体レーザ活性層温度測定装置

産業財産権の種類: 特許権

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特許2707623
分子動力学法の高速計算装置

産業財産権の種類: 特許権

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特許2792487
結晶育成方法および結晶育成装置

産業財産権の種類: 特許権

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特許2803606
単結晶育成法

産業財産権の種類: 特許権

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特許2827833
X線透視法による融液の対流可視化用トレーサ

産業財産権の種類: 特許権

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特公平06-075021
結晶育成方法

産業財産権の種類: 特許権

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特公平07-033306

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共同研究・競争的資金等の研究課題 17

融液成長の限界を超越する新規ルツボフリー成長法によるGa2O3の成長と欠陥評価

吉川彰, 柿本浩一, 赤岩和明

2022年4月1日～ 2025年3月31日
速度論的表面エネルギーを考慮したSiC多形制御結晶成長プロセス

西澤伸一, 柿本浩一

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Kyushu University

2018年4月1日～ 2021年3月31日

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SiC多形制御について，バルクエネルギー，静的表面エネルギー，動的表面吸着エネルギーに対するドーパントの影響をDFTにより検討し，n型4H-SiC安定成長はC終端面かつ窒素ドープ条件でのみ可能であることを示した。他の条件下では，4H-SiC基板上では多形変形が起きる可能性が高い。また，p型4H-SiCは，アルミニウムドープで成長させる際に，C終端面，Si終端面いずれも安定成長を困難であることがわかった。
マルチレベルフィジックスによる超高予測精度結晶成長シミュレータの実現

柿本浩一, 西澤伸一, 中野智

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Kyushu University

2016年4月1日～ 2019年3月31日

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本提案の表面エネルギー解析手法と不純物濃度制御型高周波加熱装置を用いて、化学量論的組成の制御可能なSiC結晶育成方法を確立した。本提案で開発した昇華法原料濃度分布解析手法を用いて化学量論的組成比が１に近い結晶、すなわちSi:Cの原子数比が１に近い結晶の育成に必要な炉内温度分布、特に原料を充てんするるつぼと種結晶の周囲の温度分布を解析により求めた。さらに不純物濃度制御が可能となった。ここで確立した結晶育成方法を用いてSiC結晶を育成し、強力X線トポグラフ装置等を用いて化学量論的組成に敏感な格子定数を測定し、本提案の有効性を確認し、結晶の化学量論的組成が１に近い結晶育成が可能であることを確認した。
ワイドバンドギャップ材料の欠陥定量解析手法の確立

柿本浩一, 中野智

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

研究機関：Kyushu University

2015年4月1日～ 2017年3月31日

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本提案では、過去40年以上にわたって解決できなかった高精度結晶欠陥制御、特にデバイス特性に影響を与える転位密度の低減と制御を、転位増殖の実験結果に基づいた3次元非定常転位分布数値解析法の開発と結晶成長炉内熱流束精密制御により、極低転位密度結晶成長が可能な新規結晶成長法の提案と実証を行った。すなわち、SiC、GaN、そしてAl2O3単結晶の転位密度を定量的に予測できるようになった。結晶欠陥の定量予測が可能となったことにより、従来解析が不可能であった結晶内の3次元転位分布の予測が可能になった。
省エネ用半導体の実現に向けたマクロナノ統合結晶成長法の確立競争的資金

柿本浩一

提供機関：JSPS

制度名：JSPS

2012年4月～ 2014年3月
動的電場磁場を用いた新規決勝育成方法の創成競争的資金

柿本浩一

提供機関：JSPS

制度名：JSPS

2007年4月～ 2009年3月
電場磁場を同時に用いた対流高精度制御半導体結晶成長法の創成競争的資金

柿本浩一

提供機関：JSPS

制度名：JSPS

2002年4月～ 2004年3月
鉄鋼連鋳プロセスに対する異形磁場印加効果

尾添紘之, 田川俊夫, 平野博之, 鎌倉勝善, 柿本浩一

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：KYUSHU UNIVERSITY

1998年～ 2001年

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本年度は最終年度で、過去3年間を含め、研究成果の取りまとめを行った。鉄鋼の連続鋳造プロセスの鋳型部分に外部より磁場を印加し、安定的に融鉄の固化を行うプロセスについて、融液対流の非定常三次元数値解析を行った。モデル式は、連続の式、x-,y-,z-方向の連続の式、エネルギー式から成り、さらにオームの法則、電化保存則、磁場を与えるビオ・サバールの式から成る。対象とするけいは、上方から見てl×lの正方形断面で高さは2lとした。上方より0.5lの深さに0.1l×0.1lの四角形のノズルが液中にのび、その下端より左右に融鉄が噴出するものとした。直方体空間の四側面は等温冷却されるものとし、上下面は熱的絶縁とした。磁場が作用するコイルが上方より0.5lで直方体を囲む場合、x軸方向の端に2本あるいはy軸方向の端に2本ある場合を取り上げた。基礎方程式は差分近似し、HSMAC法で数値解析した。格子分割数は50^3で不等間隔スタッガードメッシュとした。計算条件はRe=10^4,Re_<in>=10^3,Gr=10^7,Pr=0.025とし、Ha=0,100,200,500の各場合を求めた。磁場を印加しない場合、ノズルからの噴流はほぼ真横の固化界面に衝突し、渦が上下、左右に形成された。1コイルの場合、Ha=100,200では、上下左右方向に大きな循環流が形成されたが、Ha=500ではこれが大きく減少した。x軸方向2コイルの場合、Ha=100,200ではHa=0の場合と大差ないが、Ha=500では、ノズル上部のみに流れが限定され、上面からみると、固化界面までは、噴流が達せず、安全性が向上することが確かめられた。y軸方向2コイルの場合、Ha=500では、ノズル上部の流れがかなり強く残り、上面からみると、固化界面まで、噴流が達していた。これらより、1コイルが最適で次にx軸方向2コイルが好ましいことが予測された。しかし、鉄鋼の連鋳過程は大変複雑で、これらの結果だけからは、高品質を保証できるところまでには至らず、今後のさらなる検討が必要とされる。
回転磁場下における結晶成長の検討

尾添紘之, 岩本光生, 柿本浩一, 田川俊夫

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究機関：KYUSHU UNIVERSITY

1997年～ 1999年

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インターネットに代表される新しい情報、通信の革新は、電子機器の高効率化、省エネルギー化、小型化によって支えられている。そのために、集積回路の高品質化への要求が一段と高まっている。すなわち、集積回路の基板材料として多用されているシリコン単結晶棒は、近年のうちに直径14"から16"(40cm)へと巨大化しつつあり、原料融液を入れるルツボも数トンに達すると予想される。そのような状況においては、融液は乱流状態となり、単結晶引き上げを実施するためには、外部より磁場を印加することが必須とされ、各社そのノウハウを得るためにしのぎをけずっていると言われている。本研究においては、このような導電性融液に外部より回転磁場を印加した時の影響について定量的に把握することを目指して、解析、実験を行った。その基礎としての一様静止磁場や、自然対流についての研究も必要不可欠である。本研究においては、まず磁場のない場合、ある場合の立方体容器内の液体金属の自然対流を数値解析した。対流項の差分化において、高次風上近似を用いることにより、冷却面に平行で水平な磁場を印加することにより、Ra=10^5,Pr=0.025,Ha=50において磁場をかけない場合よりも少なくとも5%平均熱伝達率が増加することを見い出した。これは、ローレンツ力は流れを抑制する方向にしか働かないという従来の定説を破るものである(論文1)。ついで、円筒空間に入っている液体金属に外部より回転磁場を印加した場合の数値解析を行った。その結果無次元角速度Ω=10^3,10^4,Ha=0.01,0.1の組み合わせにおいて円筒半径0.58の位置に最大流速を持つ回転流が発生することが数値解析の結果得られ、本研究テーマの妥当性が裏付けられた(論文2)。次に、実験的に回転磁場をモーターを使って行うことを種々試みたが、コイル自身の発熱ばかりが大きく、容器内のガリウムの回転は極めて微弱であった。これはほとんどの磁場が漏れてしまい、容器内ガリウムに適切に磁場回転が到達しない為であった。そこで2極コイルに逆に減らしたところ、ガリウムは見事に回転しはじめた。数値解析と同条件での検討までには至らなかったが、回転流を実験的に得ることに成功した。
電子デバイス用バルク単結晶中の欠陥形成過程の検討

柿本浩一, 尾添紘之

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究機関：KYUSHU UNIVERSITY

1997年～ 1999年

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1.一定圧力一定温度の分子動力学計算のもとで,空孔や格子間原子の拡散のシミュレーションを行った。対象とする材料はシリコンであり、空孔や格子間原子の初期配置は任意に選択できるコードとした.このコードを用いて圧力下における空孔と格子間原子の拡散係数と活性化エネルギーを求めた。数値計算の結果、これらの圧力依存性は小さいことがわかった。さらに、固体と融液の体膨張率に関してもさらに検討を加えた。本節では、点欠陥の拡散係数を分子動力学法により求めた。その結果、拡散係数の圧力依存性は非常に小さいことが明らかとなった。 2.シリコン中で最も重要な不純物である酸素原子を導入したシリコン-酸素のシステムを対象とし酸素原子の移動現象を分子動力学計算により検討した。分子動力学計算により求めた酸素の局在モードの振動周波数は,約1000cm^<-1>であり、実験値の1106cm^<-1>値との誤差は約10%であることが確認できた。このシステムの温度を融点以上に昇温することにより融液を作成し、シリコン融液中の酸素の拡散係数を推算した。その結果、シリコン中の酸素の拡散係数はシリコンとほぼ等しく、約2x10^<-4>cm^<-2>/secであることがわかった。 3.シリコン中の重要な格子欠陥の一つである酸素と原子空孔対、いわゆるV-Oペアーに焦点を当て、分子動力学計算により酸素の局在モードの振動周波数や欠陥周囲の格子歪み等の検討を行った。この数値計算の結果、約800cm^<-1>に酸素に起因する局在モードの振動数が得られ、実験値である830cm^<-1>の値と約4%の精度で一致することが確認できコードの健全性を確認できた。さらに、V-Oペアー周囲の格子歪みは、格子間酸素のみの格子歪みとほとんど同じであり、酸素原子の最近接原子であるシリコンの有無にほとんど関わらないことが明らかになった。
九州シンクロトロン放射光のエレクトロニクス応用研究に関する調査研究

黒木幸令, 日高昌則, 柿本浩一, 佐道泰造, 鶴島稔夫

1997年～ 1997年

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九州シンクロトロン放射光施設は、福岡県を中心として、大学、公立研究所、民間会社を含めたいわゆる第3セクター方式で計画が立案されている。そこでは分析・解析部会、微細加工部会、新素材応用部会、生命部会に分かれて研究の立案がされているが、本研究は、これらの部会を横断する立場で、付加価値の付けやすいエレクトロニクス応用について、シンクロトロン放射光の技術開発・ニーズについて調査した。まず、現在までの放射光のエレクトロニクス応用について、分析、リソグラフィ、エッチング、成膜、表面改質、LIGAという項目で文献検索を行った。反応素過程などの分析を伴う基礎研究やプロトタイプの試作など可能性を探る研究が中心で、生産的なものとはまだどの分野もなっていない。また、福岡県の調査からも九州地区では一部の大学の研究者を除いて、放射光研究にはなじみの無い状況である。応用分野では、結晶引き上げの研究や品質管理、LSIプロセスの品質管理と改善のための研究、等倍露光のマスク材料開発、縮小投影露光における、光学部品・機能性材料の開発、LIGAを用いたマイクロマシン、特に光通信技術との結合などで将来性のある応用分野が拓け、また、X線マイクロ光学素子が開発されれば、新しい応用が拓けることが分かった。さらに、これらの技術開発を行う点で解決しなければならない技術課題も調査した。この調査をもとに、新しく文部省科学研究補助金の申請を3グループから行ない、さらに1グループは他の補助金を申請する運びとなった。また、学内研究プロジェクトとして2件の提案を行った。さらにドイツのIMMとの研究協力が成立し、今後LIGAの学内研究プロジェクトをスタートする。
Si-O系の分子動力学に関する研究競争的資金
半導体固体液体界面に関する研究競争的資金
電子素子用単結晶育成に関する研究競争的資金
Molecular dynamics simulation of Si-O system 競争的資金
Solid-liquid interface-dynamics of semiconductors 競争的資金
Crystal growth for electronic devices 競争的資金

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Works（作品等） 6

微小動下での融液成長シミュレーション

1997年～
低消費電力用半導体の創成のためのシミュレーション

1997年～
Simulation of melt growth under micro gravity

1997年～
Simulation for development of low-power semiconductor

1997年～
シリコンの固液界面のダイナミークス

1996年～
Dynamics of solid-liquid interface of silicon

1996年～

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