2020 Fiscal Year Annual Research Report
Electrical characterization of the BaSi2/Si heterojunction fabricated by rapid thermal evaporation
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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, 助教 (40714134)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | シリサイド半導体 / 真空蒸着 / 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。
令和二年度は、まず、太陽電池動作の実証を目指して1 μmの厚いBaSi2層を用いたn-BaSi2/p+-Siヘテロ接合について調査を行った。太陽電池動作は確認できなかったが、堆積物の組成と堆積速度を変化させて薄膜の構造とダイオード特性を調査したところ、Si過剰な堆積物組成のとき表面に厚いSi層ができ、それがダイオード特性を悪化させることが分かった。また、堆積速度が大きいときは、BaSi2/Si界面に多数のカーケンドールボイドが形成され、それが整流性に悪影響を及ぼすことが分かった。前年度までに明らかにした表面・界面近傍酸化のメカニズムとダイオード特性への影響、そして成膜中の原子の挙動と併せて、高速熱蒸着法によるBaSi2成膜における最終組成決定メカニズムと、組成ずれや不純物によるダイオード特性への影響を解明することができた。これらは、BaSi2蒸着膜のデバイス応用のために重要な知見である。
また、新しく考案した近接蒸着法によるBaSi2成膜においても成果があった。令和二年度は、新しく原料へのメカノケミカル処理を導入することで、成膜温度の低下に成功した。これまでは成膜温度が1000 ℃に限られていたが、700 ℃まで大幅に低下させることができた。これは、メカノケミカル処理によって、原料ガス発生反応の温度が低下したためである。これによって、クラックフリーでキャリア密度が低く移動度が高いn型のBaSi2薄膜を作製することに成功した。これは、BaSi2近接蒸着膜のデバイス応用につながる成果である。
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