| Project/Area Number |
21K04136
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
HARA Kosuke 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40714134)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | シリサイド半導体 / 近接蒸着 / 結晶成長 |
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| Outline of Research at the Start |
BaSi2は結晶Siより高効率で安価な太陽電池を実現できる可能性がある新材料である。近接蒸着法により大きな結晶ドメインの薄膜を作製できるが、これまでは成膜温度の制約のため原因を調査できなかった。本研究では、原料を機械的に活性化し反応性を高める(メカノケミカル効果)ことで成膜温度の変更を可能にし、結晶成長メカニズムを調査する。また、得られた知見に基づき、結晶ドメインのさらなる拡大に取り組む。そして、巨大ドメイン薄膜を用いてドメイン境界の影響が少ない物性値の測定を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
The close-spaced evaporation (CSE) method is a deposition method for solar cell material BaSi2 with large-area scalability. This study aimed to elucidate the crystal growth mechanism of BaSi2 thin film by CSE, to fabricate single crystal BaSi2 thin film based on the obtained guidelines, and to reveal its physical properties. First, we succeeded in lowering the deposition temperature by 300 °C by mechanical activation of the raw material. By employing this technique, we investigated the impact of deposition temperature on the crystal domain structure. The results indicated that the domains expanded with an increase in substrate temperature and film thickness. Based on this knowledge, we successfully fabricated a single-crystal BaSi2 thin film on a vicinal Si(100) substrate for the first time. Physical properties measurements revealed that the influence of domain boundaries on carrier lifetime is not large.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で実施した近接蒸着法への機械的活性化の利用は、おそらく初めて真空成膜プロセスにメカノケミカル効果を活用した成果である。これによって、薄膜結晶成長の分野に新たな手法を加えることができた。また、単結晶薄膜の作製と物性測定の成果は、結晶粒界の影響を排除した物性評価を可能とする成果である。これはより正確な物性の解明につながり、より高効率なBaSi2太陽電池の設計を可能とする。さらに、結晶ドメイン境界がキャリア寿命に大きな悪影響を及ぼさないことは、BaSi2の太陽電池応用において、結晶ドメインサイズに強い制約がないことを意味している。
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