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

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750032
• 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 / 表面 / 原子構造 / ショットキー障壁 / 光誘起欠陥 / 光照射 / 整流特性

Research Abstract

本研究の目的は、太陽電池用材料として幅広く応用されている水素化アモルファスシリコン(a-Si : H)に関して、a-Si : H表面上の光誘起欠陥に局所的な電界ストレスを印加して生じた絶縁破壊をSTM観察によって検出し、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することである。本研究によって得た実績を以下に示す。
(1)a-Si : H表面上で金属探針を走査し、キセノンランプの出力光から分光した単色光(630nm、1.96eV)をa-Si : H表面に照射しながらSTM観察を行った。その結果、光照射時にはa-Si : H表面と探針との間に流れるトンネル電流が、片側の極性(サンプルバイアス負側)で大きく増加するという特異な現象を見出した。
(2)光照射時にトンネル電流が増加するメカニズムを解明した。すなわち、探針のPt-Irとa-Si : H表面で電気伝導を担うホールに対するショットキー障壁が形成されていることを予想した。そして、単色光照射時にa-Si : H表面近傍で電子ホール対が形成され、ホールに対する逆バイアス(サンプルバイアス負)印加時に、少数キャリアとしての電子がPt-Ir探針側に流れることによってトンネル電流が増加することを明らかにした。本成果は、a-Si : H表面近傍の光誘起欠陥を検出する上で重要な情報となり得る。
(3)光照射を行った状態でSTM観察を行い、a-Si : H表面において原子スケールの輝点を見出した。これにより、光誘起欠陥を原子レベルで検出できる可能性を示した.

Research Products

• [Publications] 有馬健太, 池田学, 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"2002年度 精密工学会春季大会 講演論文集. 44 (2002)
• [Publications] 池田学, 有馬健太, 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構造の解析"精密工学会 2002年度関西地方 定期学術講演会 講演論文集. 83-84 (2002)
• [Publications] 有馬健太, 池田学, 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原子像観察"2002年度 精密工学会秋季大会 講演論文集. 147 (2002)