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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Fabrication of "Smart Window" using oxide semiconductors

Research Project

Project/Area Number 16K06274
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

杉山 睦  東京理科大学, 理工学部電気電子情報工学科, 教授 (40385521)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords酸化ニッケル / 酸化亜鉛 / トランジスタ / 透明太陽電池 / 二酸化炭素センサ
Outline of Annual Research Achievements

酸化物半導体は、大きなバンドギャップを有するため透明であるもののp型導電性が得られにくいため、オール酸化物半導体デバイスへの応用には制限があった。本課題は、p型導電性を有する酸化ニッケル(NiO)をベースに、他の酸化物半導体と組み合わせて、透明な太陽電池・センサ・トランジスタを簡便なスパッタリングで作製し、窓自身が発電した電力で窓表面に作りこまれたセンサ等が動作する『酸化物半導体を用いた発電機能を有するスマートウィンドウ』を試作することを目的としている。
通常NiO薄膜をスパッタ製膜する場合、「透明度」と「高結晶品質」という、本コンセプトの必須条件が満たされることがなかった。平成30年度は、透明複合デバイス実現のために、平成28/29年度に進めてきた研究を継続する形として、「透明な太陽電池」で得られた電力を用いて、「透明なCO2センサ」を駆動させるシステムを、透明基板上に積層して作製し、「透明インテリジェンスマートウィンドウ」実現のための基礎実験を行った。CO2センサには、n型酸化物半導体の一種であるSnO2を、H2雰囲気でアニールを施すことで移動度が増加し、ガスに対する応答特性が向上することを明らかにした。また、各層積層時に界面に生じるスパッタダメージが低減するよう、RFパワーなどを調整することにより、界面再結合が抑制され、太陽電池・センサともに特性が大幅に向上した。
併せて、これまでガラス上に試作してきた透明太陽電池を、フレキシブルなプラスチック系透明基板上に作製し、曲げや使用温度変化に対する劣化特性を評価した。また、トランジスタはp型NiOに対する適切な絶縁層の再検討を中心に行い、トランジスタ駆動時に発生するリーク電流を低減させることができるようになった。

  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Polycrystalline SnO2 Visible-Light-Transparent CO2 Sensor Integrated with NiO/ZnO Solar Cell for Self-Powered Devices2019

    • Author(s)
      Tanuma Ryo、Sugiyama Mutsumi
    • Journal Title

      physica status solidi (a)

      Volume: 216 Pages: 1800749~1800749

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/pssa.201800749

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Non-polar GaN thin films deposition on glass substrate at low temperatures by conventional RF sputtering2019

    • Author(s)
      Simanullang Marolop、Wang Zehua、Kawakami Nao、Ogata Ryu、Yoshida Takehiro、Sugiyama Mutsumi
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 675 Pages: 1~4

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.02.015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical properties of ZnO:H films fabricated by RF sputtering deposition and fabrication of p-NiO/n-ZnO heterojunction devices2018

    • Author(s)
      Ohteki Yusuke、Sugiyama Mutsumi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Pages: 071101~071101

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.071101

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of carrier mobility on sensitivity of room-temperature-operation CO2 sensor based on SnO2 thin film2018

    • Author(s)
      Tanuma Ryo、Haga Hikaru、Sugiyama Mutsumi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Pages: 115503~115503

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.115503

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] NiO/ZnO ヘテロ界面におけるポストプロセスの影響と劣化メカニズムの検討2019

    • Author(s)
      加藤 匠秀, 竹内 航平, 王 澤樺, 田沼 涼, 杉山 睦
    • Organizer
      2019年 第66回応用物理学会春季学術講演会 於東京工業大学
  • [Presentation] 電子デバイスへの応用に向けたNiO薄膜およびNiO/絶縁膜に与えるポストプロセスの影響2019

    • Author(s)
      岡田 浩明, 王 澤樺, 田沼 涼, 杉山 睦
    • Organizer
      2019年 第66回応用物理学会春季学術講演会 於東京工業大学
  • [Presentation] Effect of Hall mobility of SnO2 thin film for sensitivity of visible-light-transparency CO2 sensor2018

    • Author(s)
      R. Tanuma, H. Okada, T. Ejiri, and M. Sugiyama
    • Organizer
      21st International Conference on Ternary and Multinary Compounds (ICTMC-21), Boulder, Colorado, USA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] NiO系可視光透過型太陽電池の曲げ及び電子線照射による耐性2018

    • Author(s)
      加藤匠秀、竹内航平、Ishwor Khatri、杉山睦
    • Organizer
      平成30年度応用物理学会多元系化合物・太陽電池研究会年末講演会
  • [Presentation] インテリジェントウィンドウに向けた酸化物半導体を用いた透明電子デバイスの作製2018

    • Author(s)
      岡田浩明、江尻拓斗、田沼涼、杉山睦
    • Organizer
      平成30年度応用物理学会多元系化合物・太陽電池研究会年末講演会
  • [Presentation] RFスパッタ法により非加熱堆積したNiO薄膜を用いたp型透明薄膜トランジスタの試作2018

    • Author(s)
      岡田浩明, 田沼涼, 杉山睦
    • Organizer
      2018年 第79回応用物理学会秋季学術講演会 於名古屋国際会議場
  • [Remarks] 杉山睦 | 論文・著書・学会発表・特許 | 東京理科大学

    • URL

      https://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/achievement.php?2e78

URL: 

Published: 2019-12-27  

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