Development of conductive passivation layer using silicon nanocrystals

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K21110
• Project/Area Number (Other): 18H05951 (2018)
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund (2019); Single-year Grants (2018)
• Review Section: 0402:Nano/micro science, applied condensed matter physics, applied physics and engineering, and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Gotoh Kazuhiro 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40821690)
• Project Period (FY): 2018-08-24 – 2020-03-31
• Keywords: ナノ構造 / 保護膜 / 電子材料 / シリコン

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aim to develop silicon-nanocrystals-embedded silicon oxide passivating layers. The silicon oxide passivating layers including silicon nanocrystals are prepared on crystalline silicon (c-Si) substrates by sandwitching silicon-rich amorphous silicon oxide (a-SiOx) in between oxygen-rich silicon oxide (a-SiOy) and subsequent annealing. The a-SiOy layer can suppress epitaxial growth of the a-SiOx layers and thus higher passivation performance is obtained in comparison with the passivating layers without the a-SiOy. Furthermore, the electrical conductivity increases with annealing temperature. The Si nanocrystals in the silicon oxide passivating layer increase with annealing temperature. These results suggest that the silicon nanocrystals work as a carrier path, indicating the silicon oxide exhibiting good passivation performance and conductivity is successfully fabricated.

Free Research Field

光電子工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

シリコンは、現在の社会を成り立たせる材料の一つである。シリコン表面に対する良好な保護性能を示す保護膜は、通常絶縁性の材料であり電気伝導との両立が困難である。本研究では、良好な保護特性と電気伝導性を両立する導電性保護膜の開発を志向した。その結果、シリコン酸化膜中のナノ結晶シリコンの比率が大きくなるほど、保護性能が低下する一方、電気伝導が向上する結果を得た。このことは、保護性能と電気伝導を制御することが可能となることを意味している。開発した導電性保護膜は、太陽電池への応用だけでなく、シリコン基板と様々な材料との接合材として利用するなどの展開が可能であり、高い社会的意義が期待できる成果が得られた。