2022 Fiscal Year Annual Research 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 – 2023-03-31
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| Keywords | 酸化物半導体 / 閃亜鉛鉱型関連構造 / ナローギャップ / ミストCVD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体の成膜にはスパッタなどの真空プロセスが用いられており，エネルギー消費が大きいことや高額な設備が必要なことが問題となっている．本研究課題では非真空プロセスの成膜法であるミストCVD法を用いた．ミストCVD法は溶質を溶解させた溶媒を超音波発振子でミスト化し，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の成膜方法であり，省エネルギーと低コストな成膜方法である．加熱反応部はホットウォール方式を用いた．
銅イオンとバナジウムイオンは複数の酸化数の状態をとることができるためCu3VO4が成膜できる条件は非常に限られていた．溶質に酢酸銅(Ⅱ)-水和物とバナジルアセチルアセテートを用い，溶質を完全に溶かす添加物として硝酸，溶媒にメタノール，反応温度が400～450℃，キャリアガスに窒素，希釈ガスに窒素と酸素の混合ガスを用いた．上記の条件を最適化し，無アルカリガラス基板上に短径4mm，長径10mmの楕円形，膜厚300nmのCu3VO4単相薄膜の成膜に成功した．Hall測定の結果，ノンドープのCu3VO4薄膜のキャリアタイプはp型で，ホール濃度は8×E16 cm-3，移動度は0.7 cm2/VSであり，p型伝導を確認できた．光吸収スペクトルから見積もられるCu3VO4薄膜のバンドギャップは1.2 eVで単接合太陽電池の光吸収層として適した大きさだった．
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