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2014 Fiscal Year Research-status Report

有機・無機半導体ヘテロ界面を利用した高密度メモリの実現

Research Project

Project/Area Number 25420299
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

西永 慈郎  独立行政法人産業技術総合研究所, 太陽光発電研究センター, 研究員 (90454058)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsフラーレン / GaAs / 光スイッチ / 量子ドット / 太陽電池
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、有機・無機半導体ヘテロ界面の結晶成長と新規物性探索、および、そのデバイス応用の提案である。構造対称性に優れ、炭素のみで形成されたフラーレンC60分子と、III-V族化合物半導体であるGaAs結晶は、イオン半径が大きく異なるにも関わらず、GaAs結晶成長中にC60分子を添加することで、GaAs結晶母体に欠陥を発生させることなく、C60分子が添加される。C60分子の分子軌道はGaAs結晶格子中であっても活性であることが確認されており、C60/GaAsヘテロ界面は、有機・無機半導体ヘテロ界面の新規物性を評価するのに、優れたシステムであると考えている。
昨年度までの研究によって、AlGaAs/GaAsヘテロ界面に形成される2次元電子を、C60分子による電子トラップによって変調できることが明らかとなった。C60添加量およびAlGaAs/GaAsヘテロ界面からの距離によって、電気的特性を変化させ、赤外光の照射によって、2次元電子ガスの発生および消失させることに成功した。本年度はより基礎的なGaAs pin接合を作製し、そのi層にC60分子を添加することで、どのようなpn接合が形成されるか、CV測定および光電流スペクトルを計測することで評価を行った。
MBE法により、GaAs pin 接合を作製し、i層のみにC60を添加した。CV測定により空乏層がi層とn層の間に形成されることがわかった。これはC60電子トラップが負の空間電荷として機能し、正の空間電荷(ドナーイオン)と共に、空乏層を形成することを示す。この空乏層は一般的なpn接合と異なり、正孔を生成しないC60分子(深いアクセプタ)によって形成されている。今後、CV測定の周波数特性、および太陽電池特性によって、C60電子トラップの基礎的特性解明を図り、高密度メモリとしての応用を図る。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

極低温における光物性および電気的特性の評価が完了した。最終年度である来年度は室温におけるC60量子ドットの特性、特にキャパシタンス特性、および発光寿命を評価し、デバイス構造の提案を行う。

Strategy for Future Research Activity

発光スペクトルと発光寿命について解析を行い、C60量子ドットの基礎的特性を評価する。この研究は産総研の研究設備にて可能である。また、筑波大学岡田晋教授との共同研究として、ナノカーボン・無機半導体ヘテロ界面に関する理論計算を行い、実験結果との比較検討を行う。

Causes of Carryover

液体窒素代として計上していた消耗品が、使用せずとも成果を上げることができ、次年度の消耗品代として繰り越すため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

液体窒素を購入するために、消耗品代として繰り越す。

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Excitonic Absorption of Superlattice Solar Cells at High Temperatures2015

    • Author(s)
      J. Nishinaga, A. Kawaharazuka, and Y. Horikoshi
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 5 Pages: 052301-1_6

    • DOI

      doi:10.7567/JJAP.54.052301

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Excitonic absorption on AlGaAs/GaAs superlattice solar cells2015

    • Author(s)
      J. Nishinaga
    • Organizer
      Materials Challenges in Alternative & Renewable Energy 2015
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      2015-02-24 – 2015-02-27
    • Invited
  • [Presentation] I-V curves of superlattice solar cells at high temperatures2014

    • Author(s)
      J. Nishinaga, A. Kawaharazuka, and Y. Horikoshi
    • Organizer
      6th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2014-11-23 – 2014-11-27
  • [Presentation] ナノカーボン・GaAsヘテロ界面の結晶成長と基礎物性2014

    • Author(s)
      西永慈郎
    • Organizer
      第44回結晶成長国内会議
    • Place of Presentation
      学習院大学、日本
    • Year and Date
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • Invited
  • [Presentation] Electrical characteristics of C60 doped HEMT structures2014

    • Author(s)
      J. Nishinaga, Y. Horikoshi
    • Organizer
      18th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
    • Place of Presentation
      Flagstaff, USA
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-12
  • [Presentation] Recombination current in AlGaAs/GaAs superlattice solar cells grown by molecular beam epitaxy2014

    • Author(s)
      A. Kawaharazuka, J. Nishinaga, and Y. Horikoshi
    • Organizer
      18th International Conference on Molecular Beam Epitaxy,
    • Place of Presentation
      Flagstaff, USA
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-12
  • [Presentation] Optical Properties of AlGaAs/GaAs superlattice solar cells2014

    • Author(s)
      M. Kuramoto, H. Urabe, T. Nakano, A. Kawaharazuka, J. Nishinaga, T. Makimoto, and Y. Horikoshi
    • Organizer
      18th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
    • Place of Presentation
      Flagstaff, USA
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-12
  • [Presentation] High-absorption-efficiency superlattice solar cells by excitons2014

    • Author(s)
      J. Nishinaga, A. Kawaharazuka, and Y. Horikoshi
    • Organizer
      Grand Renewable Energy 2014
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2014-07-27 – 2014-08-01
  • [Presentation] Electrical characteristics of C60 doped HEMT structures2014

    • Author(s)
      西永慈郎、堀越佳治
    • Organizer
      第33回電子材料シンポジウム
    • Place of Presentation
      修善寺、日本
    • Year and Date
      2014-07-09 – 2014-07-11
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 太陽電池の製造方法2015

    • Inventor(s)
      西永慈郎、柴田肇、仁木栄
    • Industrial Property Rights Holder
      西永慈郎、柴田肇、仁木栄
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2015-056603
    • Filing Date
      2015-03-19

URL: 

Published: 2016-05-27  

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