4探針プローバ装置を用いた太陽電池材料の局所的粒界評価

• Project/Area Number: 15K21690
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Device related chemistry; Thin film/Surface and interfacial physical properties
• Research Institution: Japan Fine Ceramics Center
• Principal Investigator: 鈴木 俊正 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 研究員 (60725737)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: ナノ粒子 / 粒界 / ４探針プローバ / 太陽電池材料 / 4探針プローバ

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、トランスファーロッドを修理し、4探針プローバ装置で、4探針（PtIrプローブ）を用いて金や白金などの貴金属線を用いて電気抵抗率の測定を行った。しかしながら、4探針では抵抗が低すぎるためか、測定値にばらつきが大きく、文献値と大きく異なるデータが得られた。
一方、3探針で測定すると、貴金属線の抵抗率が比較的安定に測定することができことがわかった。また、得られた結果は、文献値と類似する結果であった。この結果、4探針すべてを用いる必要はなく3探針のみで測定できることがわかった。（ただし、今回は貴金属で測定を行ったため、抵抗の大きな材料であれば3探針よりも4探針で測定する必要がある可能性も考えられる。）
化合物薄膜を4探針プローバ装置で4探針（PtIrプローブ）を用いて測定を行った。その結果、超高真空中で測定を行うと化合物薄膜が還元されてしまうため、膜が壊れてしまい、同一サンプルで複数回測定が難しい。そのため、ターゲットとする材料に掃引する電位を決める必要がある。
測定用試料の作製については、これまで合成してきたCu2ZnSnS4(CZTS)だけでなく、組成の異なるCu2ZnSnSe4(CZTSe)ナノ粒子の合成することに成功した。得られたCZTSeナノ粒子をMoコートガラス基板上に塗布し、Se雰囲気内で焼成をした結果、結晶粒が１μm程度のCZTSe薄膜を作製することができ、CZTSe薄膜も薄膜化できることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] Effects of reaction temperature on properties of Cu2ZnSnSe4 nanoparticles (2017)
  • Author(s): Toshimasa Suzuki Tsukasa Suzuki, Shigeo Hori, Koichi Kawahara and Shuichi Nonomura
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 56
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effect of Reaction Temperature on the Optical Band Gap of Cu2ZnSnS4 Nanoparticles (2016)
  • Author(s): Toshimasa Suzuki, Shigeo Hori , Tsukasa Suzuki and Shuichi Nonomura
  • Journal Title: AMTC Letters Volume: 5 Pages: 172-173
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Characterization of Cu2ZnSnSe4 Nanoparticles Prepared at Various Temperatures (2016)
  • Author(s): Toshimasa Suzuki, Tsukasa Suzuki, Shigeo Hori and Shuichi Nonomura
  • Organizer: 29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2016)
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2016-11-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ナノ粒子前駆体を用いたCu2ZnSnS,Se4薄膜の作製 (2016)
  • Author(s): 鈴木 俊正、鈴木 吏、堀 茂雄、野々村 修一
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] Effect of Reaction Temperature on the Optical Band Gap of Cu2ZnSnS4 Nanoparticles (2016)
  • Author(s): Toshimasa Suzuki, Shigeo Hori, Tsukasa Suzuki and Shuichi Nonomura
  • Organizer: The 5th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC5)
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2016-05-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 種々の温度で合成したCu2ZnSnSe4ナノ粒子の光学特性 (2016)
  • Author(s): 鈴木 俊正、鈴木 吏、堀 茂雄、野々村 修一
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Cu2ZnSnS4ナノ粒子によって作製した薄膜の焼成雰囲気による影響 (2015)
  • Author(s): 鈴木 俊正、堀 茂雄、鈴木 吏、野々村 修一
  • Organizer: 応用物理学会第76回秋季講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2015-09-13