2017 Fiscal Year Research-status Report
高速熱蒸着法で形成したBaSi2/Siヘテロ接合の電気特性評価
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17K14657
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
原 康祐 山梨大学, 大学院総合研究部, 特任助教 (40714134)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | シリサイド半導体 / 真空蒸着 / ヘテロ接合 / 太陽電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、大規模展開可能な薄膜太陽電池材料として有望なBaSi2半導体の蒸着膜の品質向上を目的とする。特に、n-BaSi2/p+-Siヘテロ接合ダイオードの電気特性評価を通して、デバイス応用の観点から、BaSi2蒸着膜の品質における課題を抽出し改善することを目指す。この研究目的を達成するために、①表面粗さ、②結晶欠陥がダイオードの整流性に与える影響の調査、③太陽電池特性の解明、という3つの研究項目を設定している。このうち、平成29年度は、①と②に取り組んだ。①の表面粗さについては、膜厚による制御を予定していたが、実際には、表面酸化の進行や表面近傍の組成ずれなどより重要な現象が生じることを見出した。そこで、BaSi2薄膜中の組成分布を、堆積原子の拡散と真空中の残留ガスによる酸化がこれらの現象を支配していることを解明した。この知見から、成膜後のアニール時間の最適化により、異なる膜厚においても薄膜の組成均一化が可能という指針を得た。②の結晶欠陥については、BaSi2薄膜の組成分布解析により基板界面近傍の酸化現象を見出した。この酸素混入は、主に、初期Ba過剰堆積原子の残留ガスによる酸化によることを明らかにし、事前溶融条件を最適化することにより低減に成功した。さらに、基板界面近傍酸化濃度の低減により、n-BaSi2/p+-Siヘテロ接合ダイオードの整流性の向上に成功した。また、上記の結果から、真空蒸着装置内の残留ガスが薄膜の品質を大きく低下させていることが分かった。加えて、結晶欠陥量の制御パラメータである成膜速度が成膜中に一定でないことも、予備実験により分かった。そこで、クリーンな排気機構で成膜速度制御が可能な新たなBaSi2蒸着装置を導入した。これにより、今後作製するBaSi2薄膜中の不純物濃度の低減と、結晶欠陥量の影響に関する精密な調査が期待できる。
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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
基板界面近傍の酸素不純物という結晶欠陥を見出し、それを低減することでn-BaSi2/p+-Siヘテロ接合ダイオードの整流性の向上に成功している。これは、研究項目②に関する着実な進展である。一方、研究項目①の表面粗さの影響については解明できていないものの、派生して行ったBaSi2薄膜の表面酸化と組成ずれに関する研究は、均一組成のBaSi2薄膜を高速熱蒸着法により形成するための指針を与える、BaSi2薄膜形成メカニズムの包括的な理解につながっており、BaSi2薄膜の品質向上という本研究の目的に対して大きな進展であったと考えている。さらに、当初の計画には無かった、クリーンな真空排気機構と成膜速度制御機構を備えたBaSi2蒸着装置の導入を行った。これにより、今後、BaSi2薄膜の品質を一段階高いレベルに向上できるとともに、結晶欠陥の影響に関する精密な調査を行うことができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に導入したBaSi2蒸着装置を有効活用する。具体的には、成膜速度制御機構を用いて、成膜速度と結晶欠陥量の関係、n-BaSi2/p+-Siダイオードの整流性への影響を精密に調査する。また、クリーンな排気機構により不純物混入の低減も期待できるため、当初の研究計画には無いが、そのBaSi2薄膜の結晶品質の影響についての調査も価値があると考えている。
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Research Products
(9 results)
