2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the method to measure quantitatively the diffusion length of minority carriers in multinary compound semiconductors.
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19K04483
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
柴田 肇 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 招聘研究員 (70357200)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
反保 衆志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20392631)
今中 康貴 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 副部門長 (70354371)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 太陽電池 / 化合物半導体 / 少数キャリア寿命 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は、2020年度に引き続き、主な測定対象物質であるCZTSe（Cu2ZnSnSe4）について、薄膜の作製技術を最適化し、高品質な多結晶薄膜を作製する技術の開発を行うと共に、得られたCZTSeを用いて太陽電池を作製して開発された技術の有効性を検証し、移動度スペクトルを高精度で測定できる試料の開発を行った。具体的には、CZTSe薄膜の成膜後に真空中で酸素プラズマを照射するという処理により、CZTSe薄膜の少数キャリア寿命を大幅に増大させることができることを見出した。具体的には少数キャリア寿命の値は、酸素プラズマ処理を行わない試料では1～2 nsであったが、処理後は10 ns程度にまで増大した。この増大の原因は、CZTSeの成膜後に薄膜の表面に形成されたCZTSe以外の様々な金属間化合物（異相と呼ばれる）が酸素プラズマ処理により酸化物に変化し、CZTSe成膜後に行われるアルカリ性溶液による処理によりそれらが除去され、結果としてCZTSeの清浄な表面が得られたためであると考えられる。この発見により、CZTSe太陽電池において0.46 Vという非常に高い開放電圧を得ることに成功した。
また2021年度は、本研究で開発した移動度スペクトルの解析手段の有効性を検証するためにn型InSb薄膜のホール係数の磁場強度依存性を測定した。測定の結果として、ホール電圧は２種類のキャリアを含む系の典型的な振る舞いである強い磁場依存性を示し、InSb薄膜は本研究で開発した移動度スペクトルの解析手段の有効性を検証するために適した試料であることが確認された。
また本計画で必要となる強磁場を使った磁気輸送計測については、昨年度に引き続き測定装置の準備を行い、最終的に計測システムを完成した。今後は、上記のCZTSe薄膜について、強磁場領域におけるホール電圧の磁場強度依存性を測定する予定である。
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