IーIIIーVI_2族半導体における格子欠陥の評価と制御に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02205108
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 入江 泰三 東京理科大学, 工学部, 教授 (40084363)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 久幸 東京理科大学, 工学部, 助教授 (70084473) ; 遠藤 三郎 東京理科大学, 工学部, 教授 (90084392)
• Keywords: 太陽電池 / 青色発光ダイオ-ド / 緑色発光 / カルコパイライト構造 / IーIIIーVI_2族半導体 / 格子欠陥 / 半導体一金属遷移 / 積層構造

Research Abstract

対象とする物質は太陽電池材料として注目されているCuInSe_2,青色発光ダイオ-ドとして有望視されているCuGaS_2ならびにその混晶系,およびデフェクトカルコパイライト構造から導出される4元層状化合物cdInGaS_4等である。まずCuInSe_2については、良質な単結晶を成長させる技術の確立から出発し、同一結晶の多面的評価を試みている。現在までにundope,In,Znまたはcdーdopeの結晶についてフォトルミネッセンス,電気的性質の測定を行った。そしてZnの不純物準位を決定した。また、ラマン散乱スペクトルの測定をCu対In比を変えた試料について行った。つぎに,CuGa(S_<1ーx>Se_x)_2系について状態図,光吸収スペクトル,フォトルミネッセンススペクトルの測定を行った。また真空中,S中,Se中でのアニ-ル効果の実験を行った。更にこの系のラマンスペクトルを測定しモ-ドの決定をした。アニオン面内の振動と考えられるA_1モ-ドがx=0.75において不連続な変化をすることを見いだした。カチオン置換の混晶Cu_<1ーx>Ag_xGaS_2系についても測定したが,この場合には連続変化した。われわれは先に,この系のある組成において半導体一金属遷移と思われる現象を100℃という比較的低温で観測した。Cu_2S,Cu_2Seが共に約100℃で構造転移があることをX線的に確認し,これとの関連性をCu→Ga置換によって調べたが,あるCu対Ga比の試料において從来と同様な転移現象が観測された。この他CuGaS_2と他のカルコパイライト化合物との間の混晶熱物性を測定し,平均原子量,イオン度との関係を調べた。最後に,Cd_xInGaS_<3+x>系のx=2〜3においてわれわれが先に見いだした強い緑色発光の原因と考えられる,cdSとcdInGaS_4の積層構造をCVD法で人工的に作製し,予想通り強い緑色発光を得た。今後はアニオン蒸気制御による単結晶成長,不純物ド-プ等をCuInSe_2に対して行うと共にラマン散乱の測定,半導体一金属遷移の解明,緑色→青色発光へ展開を行う。

Research Products

• [Publications] 松下 裕亮: "Electrical and Optical Properties of the CuGa(S_<1ーx>Se_x)_2 System" Japanese Journal of Applied Physics. 29. 484-488 (1990)
• [Publications] 松下 裕亮: "Study on the Crystal Structure of CdInGaS_4 and Cd_3InGaS_6 by Computer Simulation Method" Japanese Journal of Applied Physics. 29. L872-L874 (1990)
• [Publications] 豊田 太郎: "Xーray Photoacoustic Absorption Spectra of CuInSe_2" Journal of Crystal Growth. 99. 762-765 (1990)
• [Publications] 遠藤 三郎: "Crystal Growth and Characterization of CdInGaS_4 and Related Compounds" Journal of Crystal Growth. 99. 776-780 (1990)
• [Publications] 入江 泰三: "Optical properties of the Layered Semiconductor CdInGaS_4 and Related Phenomena" Proceedings of the 8th International Conference on Ternary and Multinary Compounds.
• [Publications] 遠藤 三郎: "Anomalous Temperature Dependence of the Electrical Resistivity of CuGa(S_<1ーx>Se_x)_2 System" Proceedings of the 8th International Conference on Ternary and Multinary Compounds.
• [Publications] 中西 久幸: "Photoluminescence and Raman Spectra of CuInSe_2 Single Crystals" Proceedings of the 8th International Conference on Ternary and Multinary Compounds.
• [Publications] 豊田 太郎: "The Dependence of Optical Absorption in CdInGaS_4 on Temperature and Hydrostatic Pressure" Proceedings of the 8th International Conference on Ternary and Multinary Compounds.
• [Publications] 豊田 太郎: "The Refractive Indices and the Optical Dispersion Parameters in CdInGaS_4" Proceedings of the 8th International Conference on Ternary and Multinary Compounds.
• [Publications] 豊田 太郎: "Photoacoustic and Phototherntal Phenomena II 分担執筆" SpringerーVerglag Berlin, 3 (1990)