1999 Fiscal Year Annual Research Report

水素化アモルファスシリコンの光劣化により生ずる光誘起膨張に関する研究

Research Project

Project/Area Number	10650304
Research Institution	Gifu University
Principal Investigator	野々村修一岐阜大学, 工学部, 教授 (80164721)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	伊藤貴司岐阜大学, 工学部, 助教授 (00223157) 仁田昌二岐阜大学, 工学部, 教授 (90021584) 吉田憲充岐阜大学, 工学部, 助教授 (70293545)
Keywords	光誘起膨張 / 水素化アモルファスシリコン / 光劣化 / レーザー光てこベンディング法 / アモルファス格子緩和 / 初期応力 / 微結晶シリコン / 線膨張係数
Research Abstract	本研究により薄膜の体積変化を高感度(体積変化率 2×10^<-7>)に検出できるレーザー光てこベンディング法を確立し、a-Si:H薄膜の光誘起体積膨張を見いだした。H10年度の成果の再現性を確認するとともに、3日間に渡る光照射時間依存性、劣化光強度依存性を調べ、光誘起欠陥生成と光誘起膨張の変化に類似性があること、製膜条件は同じで基板との間に生ずる外部印可初期応力を変えた試料においてもほぼ同程度の光誘起膨張が観測されることが分かり、a-Si:H薄膜の構造が光誘起体積変化の原因であることを明らかにした。また薄膜における線膨張係数の計測手法を開発し、光劣化中のa-Si:H薄膜温度上昇が50℃程度であることを見積もり、a-Si:H薄膜にて検出される光誘起膨張が光による試料固有の構造変化を観測している事を明らかにした。試料の基板温度、シランガスに対する水素の希釈率r等の作成条件を変えて光誘起膨張の大きさを調べた。太陽電池に利用されるrが10で最大値10^<-5>程度を取り、rが40程度の微結晶シリコン薄膜では初期応力が非常に大きいにも関わらず光誘起膨張劣化が生ぜず、光誘起膨張は2×10^<-7>程度と非常に小さいことが分かった。光劣化防止のために微結晶化が有効であることを光誘起膨張の観点から明らかにした。さらに13.56MHzのRF電源を用いて〜6nm/minの成長速度を達成した。またホットワイヤーを用いて水素のみラジカル化し、良質な微結晶シリコン薄膜を作製するホットワイヤーアシストプラズマCVD法を開発した。また、光吸収による非輻射再結合過程による薄膜の熱膨張を検出することにより、薄膜の光吸収係数の高感度な測定が可能な光熱ベンディング分光法を開発した。薄膜の吸収端近傍から水素の振動吸収が観測される2000cm^<-1>程度まで測定可能にし、光学ギャップエネルギー、欠陥吸収、不純物の同定、水素量の決定を可能にした。

Research Products

(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] 嶋川晃一: "アモルファス物質の光不安定性"応用物理. 68・10. 1122-1127 (1999)
[Publications] S.Nonomura: "Photoinduced Expansion in Hydrogenated Amorphous Silicon"Materials Research Society Symposium Proceedings. (in print). (2000)
[Publications] Shuichi Nonomura: "The Light-induced Metastable Lattice Expansion in Hydrogenated Amorphous Silicon"Journal of Non-Crystalline Solids. (in print). (2000)
[Publications] T.Sakamoto: "A Study on the Correlation between the Photoinduced Volume Expansion and the Intemal Stress in Hydrogenated Amorphous Silicon"Journal of Non-Crystalline Solids. (in print). (2000)
[Publications] T.Itoh: "Characterization and Effects of Hydrogen in nc-Si:H"Journal of Non-Crystalline Solids. (in print). (2000)
[Publications] T.Itoh: "Role of Hydrogen in Hydrogenated Microcrystalline Silicon"Solar Energy Materials & Solar Cels. (in print). (2000)
[Publications] H.Harada: "The Creation of Hydrogen Radicals by the Hot-Wire Technique and It's Application for μc-Si:H"Solar Energy Materials & Solar Cels. (in print). (2000)
[Publications] J.Kitao: "Absorption Coefficient Spectra of μc-Si in the Low Energy Region 0.4〜1.2eV"Solar Energy Materials & Solar Cels. (in print). (2000)

1999 Fiscal Year Annual Research Report

水素化アモルファスシリコンの光劣化により生ずる光誘起膨張に関する研究

Principal Investigator

野々村 修一 岐阜大学, 工学部, 教授 (80164721)

Research Products

[Publications] 嶋川晃一: "アモルファス物質の光不安定性"応用物理. 68・10. 1122-1127 (1999)

[Publications] S.Nonomura: "Photoinduced Expansion in Hydrogenated Amorphous Silicon"Materials Research Society Symposium Proceedings. (in print). (2000)

[Publications] Shuichi Nonomura: "The Light-induced Metastable Lattice Expansion in Hydrogenated Amorphous Silicon"Journal of Non-Crystalline Solids. (in print). (2000)

[Publications] T.Sakamoto: "A Study on the Correlation between the Photoinduced Volume Expansion and the Intemal Stress in Hydrogenated Amorphous Silicon"Journal of Non-Crystalline Solids. (in print). (2000)

[Publications] T.Itoh: "Characterization and Effects of Hydrogen in nc-Si:H"Journal of Non-Crystalline Solids. (in print). (2000)

[Publications] T.Itoh: "Role of Hydrogen in Hydrogenated Microcrystalline Silicon"Solar Energy Materials & Solar Cels. (in print). (2000)

[Publications] H.Harada: "The Creation of Hydrogen Radicals by the Hot-Wire Technique and It's Application for μc-Si:H"Solar Energy Materials & Solar Cels. (in print). (2000)

[Publications] J.Kitao: "Absorption Coefficient Spectra of μc-Si in the Low Energy Region 0.4〜1.2eV"Solar Energy Materials & Solar Cels. (in print). (2000)

野々村修一岐阜大学, 工学部, 教授 (80164721)