2023 Fiscal Year Research-status Report

Direct deposition of ternary cuprate semiconductors by aqueous solution process

Research Project

Project/Area Number	22K05281
Research Institution	Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
Principal Investigator	品川勉地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主任研究員 (50416327)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	三元系酸化物 / 水溶液プロセス / 半導体特性
Outline of Annual Research Achievements	CO2削減に向けて、再生可能エネルギーによるエネルギー創出技術の開発が国内外で活発化し、有望な半導体・触媒材料の探索研究および応用研究が推進されている。銅とコバルト、あるいは銅と鉄といった、銅をベースとする三元系の酸化物は、優れた半導体特性をもつことから太陽電池や光電極への応用で有力視されている。しかしながら、その結晶膜の成膜法は、高温・真空雰囲気下での気相成長法または高温加熱処理を要する湿式成膜法に限られており、低温かつ簡便な成膜法の開発が求められている。本研究では「水溶液プロセス」を用いた銅－鉄系の酸化物結晶膜の成膜技術の開発、および酸化物組成変化による半導体特性の制御を目的とし、成膜条件と半導体特性の相関を明らかにすることを目指している。昨年度は「水熱法を用いた水溶液プロセス」で銅－鉄系酸化物結晶膜の成膜技術の開発を実施した。本年度は、「電解法を用いた水溶液プロセス」で銅－鉄系酸化物結晶膜の成膜技術の開発に取り組んだ。成膜ルートとして、(I)直接成膜と(II)前駆体を用いた成膜、の２つのルートを計画しているが、ルート(I)については、銅鉄系酸化物結晶膜の直接成膜を達成することはできなかった。ルート(II)については、鉄水酸化物を成膜して、これに銅イオンを取り込んだのち、加熱処理して銅鉄系酸化物膜を形成する手法を中心に検討している。これまで、結晶配向した鉄水酸化物を成膜することに成功しており、銅イオンの取り込み条件を引き続き探索中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason ２つの成膜ルートのうち、ルート(I)が困難であり、別のルート(II)を検討しているため。
Strategy for Future Research Activity	電解反応による銅鉄系酸化物の成膜手法の開発、および水熱反応による銅鉄系酸化物半導体の物性制御に向けて研究を進めていく。
Causes of Carryover	実験計画にやや遅れがあるため次年度使用額が生じた。目標の達成に向けて効率よく実験を進め、有効に使用する。