太陽電池用超ワイドギャップ新透明電極材料の研究

• Project/Area Number: 08750799
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 植田 尚之 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (00261123)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1996: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 透明導電体 / 電子構造 / β-Ga_2O_3(酸化ガリウム) / バンド計算

Research Abstract

〈物質系〉
β-Ga_2O_3単成分系および、(Zn・Cd)_2GeO_4系について研究を行なった。
〈物質合成および特性評価〉
β-Ga_2O_3系……FZ法による単結晶を合成し、合成条件を変えることによって、電子キャリア濃度をコントロールすることに成功した。(0〜5.2X10^<18>cm^<-3>)キャリア濃度の増大に伴い、バンドギャップは4.79eVから4.84eVまで増大した。また、RF-スパッタリング法により薄膜を合成したが、結晶性が不十分で十分な電気伝導度は得られなかった。
(Zn・Cd)_2GeO_4系……RF-スパッタリング法によりZn_2GeO_4およびCd_2GeO_4の薄膜合成に成功した。この内Cd系では電気伝導度100S/cm程度の薄膜を得たが、バンドギャップは約3.1eVであった。一方、Zn系では十分な電導性は得られなかった。固溶系では、まだその特性が充分明らかになっていない。
〈電子構造評価〉
Tight-Binding法によるエネルギーバンド計算により、β-Ga_2O_3の電子構造が明らかになった。伝導帯の底および価電子帯の頂上は共にΓ点にあり、直接許容ギャップは4.63eV(E//c)および4.85eV(E//b)である。伝導帯の底は6配位のGa4s軌道から、価電子帯の頂上は酸素の2p軌道から構成されていることが明らかになった。