2015 Fiscal Year Annual Research 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
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25420299
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
西永 慈郎 国立研究開発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)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | フラーレン / GaAs / 光スイッチ / 量子ドット / 太陽電池 / 深い準位 |
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| 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。フラーレンC60分子とGaAs結晶は、イオン半径、化学結合が大きく異なるにも関わらず、GaAs結晶成長中にC60分子を添加すると、結晶欠陥の発生なしにC60分子を添加することが可能である。GaAs結晶格子中において、C60由来のHOMO、LUMOは活性であり、C60分子をサイズが均一な量子ドットとして応用可能である。昨年度までの研究によって、GaAsダイオードの空乏層内にC60量子ドットを添加し、電子をトラップさせることで、負の空間電荷（アクセプタイオン）として機能させることに成功した。本年度はC60添加GaAsダイオードのIV特性、および太陽電池特性を評価した。1um厚のi層を有するGaAs pinダイオードを作製し、i層の中心にC60量子ドットを添加した。このC60添加層はp層として機能し、空乏層厚が0.5um程度となる。そのため、C60添加ダイオードはGaAs pinダイオードよりも、再結合電流の割合が少なく、理想因子は1に近いことがわかった。一方で電子トラップ準位にフェルミレベルがピンニングされ、内蔵電位が減少することで、逆方向飽和電流密度が上昇している。つまり、低電圧にてダイオードがonになる。次にこのC60添加GaAsダイオードの太陽電池特性を評価した。C60添加ダイオードは、C60電子トラップのために、少数キャリア寿命が短く、短絡電流が減少する。その際、C60添加層に印加される電界強度によって量子効率が変化する結果を得た。この結果は、C60量子ドットは再結合中心として機能していることを示しており、高速な電子スイッチとしての応用が期待される。
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