2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of novel III-VI buffer layer for GaAs/Si monolithic solar cells
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15K05998
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
小島 信晃 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70281491)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 化合物半導体 / 層状化合物 / エピタキシャル成長 / 結晶成長 / 分子線エピタキシー / エピタキシャルリフトオフ / X線回折 / 結晶欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、Si 基板上に高品質なGaAsを成膜するためのバッファ層の研究開発として、(InxGa1-x)2Se3系の成膜条件を確立し、格子定数とバンドギャップの相関関係、結晶構造のIn組成依存性を明らかにすることを目的に研究を実施した。まず、分子線エピタキシー（MBE）法にて、GaAs(111)基板、およびSi(111)基板上にIn2Se3を単相で成膜するための成膜条件を検討し、成膜温度450度、SeとInの原料供給の圧力比（Se/In）150程度で、単相での層状In2Se3（アルファ型）をエピタキシャル成長できることを確認した。さらに、成膜した層状構造In2Se3上にGaAsの成膜を試み、GaAs層のエピタキシャル成長を確認した。一方、成膜した層状In2Se3層とGaAs層には、結晶方位が成膜面内で180度回転してしまう双晶が発生することが示された。本研究で開発の目標としているSi 基板上で高品質なGaAs膜を得るためには、双晶の発生を抑制する必要があることから、研究目的を一部変更し、双晶の評価と抑制を中心に研究を進めた。その結果、基板にGaAs(111)、およびSi(111)の微傾斜基板（傾斜方向[11-2]）を用いることにより、双晶の発生は大幅に抑制されることが明らかになった。
さらに、層状化合物の劈開性を利用して、成膜したGaAs層の薄層剥離（エピタキシャルリフトオフ）を試みた。基板裏側をガラス基板に、GaAs膜表面をアクリル基板にそれぞれ接着剤で貼り付け、手で引き剥がすことにより、In2Se3界面での薄層剥離に成功した。本手法は、従来のウェットエッチングでのGaAs層の薄層剥離法に比較して、簡便・安価に薄層剥離を実現できることから、化合物半導体デバイスの大幅な低コスト化やフレキシブル・エレクトロニクスへの展開が期待できる。
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Research Products
(3 results)
