2012 Fiscal Year Research-status Report
珪砂の水素原子還元による太陽電池用シリコン製造技術の開発
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24656103
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
安武 潔 大阪大学, 工学研究科, 教授 (80166503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
垣内 弘章 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10233660)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | シリコン / 水素還元 / 珪砂 / 高圧力プラズマ / 太陽電池級Si |
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| Research Abstract |
本研究は、高圧力水素プラズマによって生成した高密度のH原子とSiO2の反応を用いて、低純度の珪砂原料から太陽電池用SiH4ガスを直接製造するプロセスを開発することを目的とする。
①現有高圧力マイクロ波プラズマ装置の改良: 現有のマイクロ波プラズマ装置を用いて高圧力水素プラズマによるSiO2の還元実験をおこなうため、加熱ステージを設計・製作して既存のプラズマリアクタに組み込むことにより、原料温度依存性の測定を可能とした。
②高圧力マイクロ波水素プラズマによるSiO2の還元特性： SiO2原料として高純度石英基板を用い、種々の処理条件下（基板温度、水素分圧、水素ガス流量、マイクロ波パワー等）で、マイクロ波プラズマによるSiO2のエッチング速度を測定する。
③水素プラズマ中のH原子密度測定： 種々の処理条件におけるマイクロ波水素プラズマについて、Arを用いたアクチノメトリ法によるH原子密度の推定、およびH/H発光強度比による電子温度の測定を行った。本研究で用いている水素プラズマ中のH原子密度は1015cm-3以上の高密度が得られること、電子温度は高圧力であるため0.7eV以下と低いことが明らかとなった。今後、SiO2エッチング速度とH原子密度の関係を調べることによって、高密度H原子を発生させるためのプラズマ生成条件を明らかにする。
④熱流体シミュレーション： 本研究で用いる高圧力マイクロ波水素プラズマ部におけるガス流速分布および温度分布のシミュレーションを行った。また、プラズマ中でのH2分子解離反応過程を含めたシミュレーションにより、H原子密度分布のシミュレーションを行った。今後、エッチング速度およびエッチングされたSiO2表面のモフォロジーと比較検討することにより、HによるSiO2エッチング機構を明らかにして行く。
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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
新ステージを用いたエッチング速度の原料温度依存性の測定、プラズマ中のH原子密度の測定、およびガス流速、温度とH原子密度分布のシミュレーションが可能になり、研究推進に不可欠な基礎データ取得のための基盤が整備されたことから、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
低純度珪砂を原料としたSiH4ガスの直接製造技術を開発するためには、エッチングの高速化と、エッチング生成物の同定が重要である。エッチング速度については、プロセス条件とプラズマ状態およびエッチング特性の間の基本的関係を明らかにすることにより高速化を図る。エッチング生成物については、FT-IRおよび質量分析により明らかにし、SiH4生成の高効率化に繋げる。今後、ラジカル密度に関するデータを含めて総合的に検討することにより、効率的に研究を推進する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
物品費1,000,000円（内訳：リアクター用部品および材料、SiO2基板、H2ガス、洗浄薬品等の消耗品）、旅費50,000円、その他50,000円（不純物分析費等）を使用して当初予定通りの計画を進めていく。
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