電界ストレス局所絶縁破壊による水素化アモルファスシリコン表面光誘起欠陥の直接観察

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750032
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 有馬 健太 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10324807)
• Keywords: 走査型トンネル顕微鏡 / 水素化アモルファスシリコン / 太陽電池 / 光誘起欠陥 / 表面原子構造

Research Abstract

本研究の目的は、a-Si : H表面上の光誘起欠陥に局所な電界ストレスを印加して生じた絶縁破壊をSTM観察により検出し、光誘起欠陥とその周辺の局所原子構造との関係を明らかにし、それを基に、光誘起欠陥の生成機構を解明すると共に、光劣化を受けないa-Si : H構造を明らかにすることである。この目的を達成するために、本年度はまず、熱CVD(化学気相堆積)装置や金属蒸着装置を用いて、絶縁体部分にa-Si : H薄膜を配した金属-絶縁体-半導体デバイスを作製し、このデバイスの絶縁破壊特性を測定する準備を行った。さらに、この耐圧試験をa-Si : H表面の原子レベル領域で行うことを意図して、キセノンランプからの出力を分光してSTMチャンバ内に導入し、単色光を照射した状態でのa-Si : H表面のSTM観察を行った。その結果、光照射によるキャリア励起に伴い、a-Si : H表面と探針との間に流れるトンネル電流が大きく増加する現象を見出した。これは、光誘起欠陥周辺の局所的な光吸収特性を原子レベルで可視化する技術に発展していくことが期待される。さらに、a-Si : H表面のSTM像がサンプルバイアス依存性を有することや、原子スケールに迫る1nmスケールのグレイン構造の観察に成功している。これらの結果から、実験的な観察手法が存在しないa-Si : H薄膜内部の光照射に伴う原子構造・電子状態の変化を、表面現象の観点から原子レベルで捉え、光誘起欠陥の生成機構の解明を行うという、本研究の実現可能性を示唆した。

Research Products

• [Publications] 有馬 健太, 後藤 由光, 垣内 弘章, 遠藤 勝義, 森田 瑞穂, 森 勇藏: "STMによる水素化アモルファス表面微細構造の観察"第62回応用物理学会学術講演会講演予稿集. No.2. 499-499 (2001)
• [Publications] 有馬 健太, 後藤 由光, 垣内 弘章, 遠藤 勝義, 森田 瑞穂, 森 勇藏: "走査型トンネル顕微鏡による水素化アモルファスシリコン表面の構造解析"2001年度精密工学会秋季大会講演論文集. 287-287 (2001)