2016 Fiscal Year Research-status Report
酸化シリコンからのシリコン薄膜電解形成機構の解明と応用
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15K05652
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
後藤 琢也 同志社大学, 理工学部, 教授 (60296754)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シリコン / 核発生 / 電解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
溶融塩中におけるSiの生成メカニズムに関する先行研究の多くは従来の理論を用いた電流‐時間曲線の数値解析であり、基板上のSi核生成・核成長の観察はあまりなされていない。そこで本研究では、溶融LiF-KF中におけるSi核生成・核成長過程の解明を目的とし、SEMなどによって基板上に析出させたSiの経時変化の分析などを行った。
実験には、電解浴には600℃の溶融LiF-KF共晶塩(51:49 mol%) にSi源としてK2SiF6を0.50 mol%添加したものを用いた。作用極にAg、対極にG.C.、参照極にNiを用いた三電極方式で、Ar雰囲気下で実験を行った。Siの電気化学的挙動の解析はサイクリックボルタンメトリーを用いて行った。また、得られた結果を基に電解条件を決定し、Si核生成および核成長過程を解析した。電解後の試料にはラマン分光分析、SEM・EDSによる表面・断面分析を実施した。
電気化学測定の結果をもとに、0.70 VをSi析出電位に決定し、0.70 Vにおいて0.0002 秒から2000 秒の間の種々の電解時間で定電位電解を行った。
0.0002秒の定電位電解によってAg板の表面全体へのSi電析と、数百 nmの球状のSi核の形成が確認された。電解時間を長くすると核数の増加の後に約1 μmの半球状の核が形成し、0.010 秒の定電位電解を行った試料ではほとんどの核が約1 μmであることが確認された。このことから、数百 nmの核が凝集したことが示唆された。10.0 秒の電解を行った試料では、膜状のSi上にSi核の析出が確認された。電解時間をさらに長くすると、Siがデンドライト状に3次元成長することが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究当初は、電解時間0.0002秒でシリコンの核は発生はするが、観察は困難と考えていた。しかしながら、実際は、観察することができたため、当初の予想よりより、ミクロな観点からの知見が得られたことは、次年度に生かせる。
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| Strategy for Future Research Activity |
従来、実際に極初期に電解により発生させたシリコン核を観察した例はない。一方で平成28年でに、極初期に核発生様式を顕微ラマンとSEMで観察する手法を確立した。29年度は、ごく初期の核発生様式が成膜過程に及ぼす影響を検討する。
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| Causes of Carryover |
今年度は、当初計画時に見込んでいた実験回数を要しなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、当初の計画より、高純度の試薬が必要となるため、消耗品費として使用する。
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