2016 Fiscal Year Research-status Report
プリンテッドエレクトロニクスを指向した金属酸化物ナノ結晶の超低温結晶成長/接合
| Project/Area Number |
15K13280
|
|---|
| Research Institution | Yamagata University |
|---|
Principal Investigator |
栗原 正人 山形大学, 理学部, 教授 (50292826)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | ナノ結晶 / 金属酸化物 / 金属ハライド / 溶液プロセス / 薄膜 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高い透明性を有する金属酸化物薄膜を低温・溶液プロセスにより安価で簡便に作製する新しい手法の開発を目指している。薄膜太陽電池などの半導体層として金属酸化物、金属硫化物、金属ハライドのナノメートル膜厚で制御された大面積・薄膜化は、学術のみならず産業上も重要な課題である。その中で、従来の乾式プロセス（蒸着、レーザーアブレーション、マグネトロンスパッタなど）による均一製膜法と異なり、溶液プロセスの課題は、(1)「結晶同士の（＝粒子間）低温接合」が困難な上に、薄膜にピンホール、ボイド、クラックが生じない製膜法の原理とその確立に向けた大きなブレークスルー技術が求められる。これまで、硝酸イソプロピルアミン塩が150℃以下の低温で溶融し、あたかもイオン液体として振舞うことを発見し、酸化亜鉛ナノ結晶の低温結晶成長とガラス基板上への低温薄膜化に成功している。また、Al3+、Fe3+といった3価のイオンが含有した場合に、顕著な結晶成長の促進効果があることを明らかにした。これまで、その酸化亜鉛の結晶成長機構の解明を進め、硝酸イソプロピルアミン溶融塩において、酸化亜鉛はオストワルドライプニング機構に支配されていることが見出された。本研究成果は、低温・溶液プロセスによる無機半導体全般の製膜法としてまだ課題が残る金属ハライドや金属硫化物結晶に拡張する研究着想に繋がり、現在、その前駆体化合物の合成・溶液塗布・低温熱分解へと研究が着実に発展している。特に、ペロブスカイト型太陽電池でガスバリア性が高くホール伝導層・ホール注入層として期待されるp型半導体薄膜の開発が進展している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績にも示した通り、本研究は当初の計画が発展し、低温・溶液プロセスによる無機半導体全般の製膜法として、まだ、課題が残る金属ハライドや金属硫化物結晶に拡張する研究着想に繋がった。特に、低温・溶液プロセスでの金属ハライド薄膜において、ピンホール、ボイド、クラックが生じない製膜原理を見出し、その大きなブレークスルー技術へと展開している。そのナノメール膜厚で制御された金属ハライド薄膜は、高い可視光透過性と電導性を有しており、ペロブスカイト型太陽電池のホール伝導層・ホール注入層として機能することも既に見出した。また、別に、電界効果トランジスターとしての機能評価も進んでいる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後、低温・溶液プロセスによる無機半導体全般（金属酸化物、金属硫化物、金属ハライド）の製膜法の原理と課題を系統的に整理していく。Hall効果によるキャリアー密度・移動度などの評価と合わせて、電子顕微鏡観察、レーザー顕微鏡観察、XRDにより、結晶性・粒子界面の接合状態など、薄膜の性能向上を目指し、その課題の抽出を行う。また、低温・溶液プロセスによるピンホール、ボイド、クラックが生じない金属ハライド薄膜の製膜原理については、本年度11月30日までに、山形大学を出願人とする特許出願を実施する予定である。
|
| Causes of Carryover |
年度末の学会発表（日本化学会年会）の旅費等の精算において、残額が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
大きな残額でないため、29年度の研究遂行において、消耗品や旅費として執行する。
|
