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Processing of semiconductor thin films besed on chemical potential diagram - SnS as a model

Research Project

Project/Area Number 17H03436
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Metal making/Resorce production engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Nose Yoshitaro  京都大学, 工学研究科, 准教授 (00375106)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2017: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Keywords化学ポテンシャル / 反応拡散 / 蒸留 / ヘテロ界面 / 単結晶 / 二次元材料 / カルコゲナイド / 化学ポテンシャル図 / 近接昇華法 / バルク結晶 / 太陽電池 / 蒸気圧 / ドーピング / 硫化すず / 硫化 / 成膜手法
Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated a processing of semiconductor thin films under intentionally-controlling chemical potentials of components, for tin monosulfide (SnS) as a model material. When Sn/MoS3 stacked films were annealed, SnS could be obtained through diffusion of sulfur from MoS3 side to Sn side. However, SnS formed by reactive diffusion evaporated.On the other hand, specimens containing ZnS/SnS interface were obtained by heat treatment of Zn/SnS2 stacked films. The results were expected from chemical potential diagrams, indicating that the prosessing proposed in this study is useful.
In addition, a new method to prepare bulk single crystals and thin films was established by distillation of mixture of Sn and SnS, which was conceived during this study from the fact of high vapor pressure for SnS.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,太陽電池や高速トランジスタなどへの応用が期待される硫化すず(SnS)の新しい作製方法を確立した。硫黄と錫の化合物にはいくつかの種類があり,これを作り分けることは従来困難であったが,本研究では化学ポテンシャル図を地図として作製条件を絞り込むことができた。これはほかの材料系にも適用可能な方法である。
一方で,本研究遂行中に蒸留を利用した簡便な作製方法も着想した。この方法で作製したSnSは高純度であり,薄膜だけでなくバルク単結晶の作製も可能であることを明らかにした。国内外の特許も出願済みである。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 2017

All Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Presentation] 高純度SnSを用いた薄膜太陽電池の作製2019

    • Author(s)
      武村友輝,勝部涼司,野瀬嘉太郎
    • Organizer
      第80会応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 単相SnSを用いた薄膜太陽電池セルの作製2019

    • Author(s)
      武村友輝,勝部涼司,桑野太郎,野瀬嘉太郎
    • Organizer
      第16回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] SnS単相バルク結晶作製と電気特性評価2018

    • Author(s)
      武村友輝,勝部涼司,野瀬嘉太郎
    • Organizer
      第3回フロンティア太陽電池セミナー
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] SnS単相バルク結晶作製と電気特性評価2018

    • Author(s)
      武村友輝,勝部涼司,野瀬嘉太郎
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Sn-SnS二相試料を蒸発源に用いたSnS単相薄膜作製2018

    • Author(s)
      武村友輝,勝部涼司,野瀬嘉太郎
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 気相成長法を用いたSnS単相バルク結晶作製2018

    • Author(s)
      武村友輝,勝部涼司,野瀬嘉太郎
    • Organizer
      第15 回 「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 半導体結晶成長において蒸気圧を如何に制御するか??2018

    • Author(s)
      野瀬嘉太郎
    • Organizer
      日本学術振興会素材プロセッシング第69委員会第2分科会第72回研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 化学ポテンシャルを制御した硫化スズ(II)(SnS)の成膜2017

    • Author(s)
      岩田晃樹, 勝部涼司,中塚滋,野瀬嘉太郎
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] FABRICATION OF TIN MONOSULFIDE FILMS BY REACTION DIFFUSION2017

    • Author(s)
      K. Iwata, R. Katsube, S. Nakatsuka, Y. Nose
    • Organizer
      27th International Photovoltaic Science and Engineering Conference PVSEC-27
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 反応拡散を利用したSnSの成膜2017

    • Author(s)
      岩田晃樹, 勝部涼司,中塚滋,野瀬嘉太郎
    • Organizer
      第2回フロンティア太陽電池セミナー
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 高純度カルコゲナイド材料及びその製造方法2019

    • Inventor(s)
      野瀬嘉太郎,武村友輝,勝部涼司
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人京都大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 高純度カルコゲナイド材料及びその製造方法2018

    • Inventor(s)
      野瀬嘉太郎,武村友輝,勝部涼司
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人京都大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-130688
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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