2019 Fiscal Year Research-status Report
Basic study for application of narrow gap oxide semiconductors with zinc blende structure
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19K05008
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
喜多 正雄 富山高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00413758)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 酸化物半導体 / ナローギャップ / ミストCVD / 閃亜鉛鉱型関連構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Cu3VO4は酸化物で唯一の立方晶ダイヤモンド（閃亜鉛鉱）型関連構造を有し，バンドギャップが1.14 eVと近赤外領域にあり，太陽電池の光吸収層などとして高いポテンシャルを秘めた材料であるが基礎物性は明らかになっていない．本研究課題では令和元年度にミストCVD法によるCu3VO4薄膜の作製を行い，次年度以降にCu3VO4の光学的，電気的性質を明らかにし，デバイス利用に向けた基礎知見を構築することが目的である．
ミストCVD法は溶質を溶解させた溶媒をミスト化し，ミストをキャリアガス・希釈ガスによって加熱された基板上に輸送して反応させるという非真空プロセスである．加熱反応部はホットウォール方式を適用し，電気炉内に基板を配置して目的温度まで加熱を行なった．
溶質には酢酸銅(Ⅱ)-水和物 (Cu(CH3COO)2)，バナジルアセチルアセテート(C10H14O5V)を用い，溶媒にはメタノールまたはメタノールと水の混合溶液を用いて，生成される相を調べた．溶媒に水を用い反応温度を400℃から550℃で成膜した試料では，Cu2Oのみが形成されCu3VO4は成膜されなかった．溶媒が水では，バナジウムの生成はみられなかったが，原料の2価のCuがCu3VO4中のCuと同じ価数の1価に還元されることがわかった．溶媒にメタノールを用いた場合は，反応温度が450℃以上では金属Cuが生成し，400℃ではCu2Oとなった．溶媒にメタノールを用いると原料の2価のCuが金属Cuまで還元されてしまうことがわかった．そこでメタノールに5～15vol%の水を加えた溶媒を用いたところ，反応温度が400～450℃でCu3VO4薄膜を得ることに成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和元年度の目的はミストCVD法によるCu3VO4薄膜の作製プロセスを開発であり，溶媒，反応温度，キャリアガス，希釈ガスの流量を検討することにより，目的を達成することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
バナジウム原料の変更など令和元年度に確立したCVD法によるCu3VO4薄膜の作製プロセスをさらに改良するとともに，Hall効果測定などにより，Cu3VO4薄膜の電気的性質を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
X線管球の半額（25万）を富山高専から拠出できたので，使用額が計画より少し少なかった．余剰分は単結晶基板などの消耗品を購入する．
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