2002 Fiscal Year Annual Research Report
環境に優しい半導体β-FeSi_2を用いた太陽電池の研究
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12450137
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
長谷川 文夫 筑波大学, 物理工学系, 教授 (70143170)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秩父 重英 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (80266907)
末益 崇 筑波大学, 物理工学系, 講師 (40282339)
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| Keywords | 太陽電池 / シリサイド / β-FeSi_2 / BaSi_2 / MBE成長 / 伝導型制御 / エネルギーバンド構造 |
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| Research Abstract |
最終年度は、β-FeSi_2MBE膜の高品質化としてSi(111)基板上への成長を続けると同時に、格子定数の一致するSiGe/Si(001)ウェーハ上への成長、および太陽電池にした場合の高効率化を目指したBaSi_2の成長を試みた。
まずSi(111)基板上へのMBE成長に関しては、格子不整合のためどうしても平坦な表面を得ることが出来なかった。これに対して、Si(001)上にSi_<0.7>Ge_<0.3>の、β-FeSi_2と格子整合するエピ層を成長させた後、表面をCMP(化学機械研磨)により平坦にして、β-FeSi_2をMBE成長することにより、表面が平坦なβ-FeSi_2膜を得ることが出来た。
電気特性に関しては、Si(111)基板上のMBE膜は結晶性が良くても、キャリア濃度が高く、900℃のアニールが必要であった。残念ながらSi_<0.7>Ge_<0.3>/Si(001)基板上のMBEβ-FeSi_2膜はSi_<0.7>Ge_<0.3>の抵抗が低すぎて、測定が出来なかった。
BaSi_2のバンドギャップに関する報告は、数十年前に1.3eVと0.4eVと言う全く異なったものしかなかった。本研究では、物質材料研究機構から提供された斜方晶バルクBaSi_2の抵抗を1000℃まで測定すること、及び粉末で吸収特性を測ることにより、バンドギャップが1.1eVの間接遷移型半導体であることを明らかにした。また、RDE法により、Si(111)基板上へBaSi_2の薄膜を成長することに成功した。
これにより、シリサイドを太陽電池に応用する基礎データが得られたと考えられる。
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[Publications] K.Takakura: "Investigation of direct and indirect bandgaps of [100]-oriented nearly strain-free β-FeSi_2 films grown by molecular beam epitaxy"Applied Physics Letters. Vol.80,No.4. 556-558 (2002)
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[Publications] 知京豊裕: "Si結晶中に埋込まれたFeSi_2のTEM観察"まてりあ. 40巻、12号. 1013-1013 (2001)
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[Publications] N.Hiroi: "Direct Growth of [100]-Oriented β-FeSi_2 Films on Si(001) Substarates by Molecular Beam Epitaxy"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.40,No.10A. L1008-L1011 (2001)
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[Publications] T.Suemasu: "Influence of Si growth temperature for embedding β-FeSi_2 and resultant strain in β-FeSi_2 on light emission from p-Si/β-FeSi_2 particles/n-Si light-emitting diodes"Applied Physics Letters. Vol.79,No.12. 1804-1806 (2001)
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[Publications] K.Takarabe: "Optical absorption spectra of β-FeSi_2 under pressure"physics status solidi (b). Vol.223. 259-263 (2001)
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[Publications] 長谷川文夫: "鉄シリサイドβ-FeSi_2を活性領域とするSi系LEDの室温発光"真空ジャーナル. 75号. 5-9 (2001)
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[Publications] K.Takarabe: "Optical porperties of β-FeSi_2 under pressure"Physical Review B. Vol.65. 165125 (2002)
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[Publications] T.Nakamura: "Investigation of the energy band structure of orthorhombic BaSi_2 by optical and electrical measurements and theoretical calculations"Applied Physics Letters. Vol.81,No.6. 1032-1034 (2002)
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[Publications] K.Takakura: "Comparison of donor and acceptor levles in undoped, high quality β-FeSi_2 films grown by MBE and multi-layer method"International Journal of Modern Physics B. Vol.16,No.28&29. 4314-4317 (2002)
