軟Ｘ線発光分光法による薄膜型太陽電池の非破壊的電子状態分析技術の確立

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25790060
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 今園 孝志 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (50370359)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 多層膜回折格子 / 軟Ｘ線発光分光 / 化学結合状態 / 薄膜太陽電池

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、シンクロトロン放射光励起による軟Ｘ線発光・吸収分光法を用いて薄膜型CIS化合物系太陽電池における光吸収層CIS（銅（Cu）、インジウム（In）、セレン（Se））の非破壊的電子状態分析技術を確立することを目的としている。本課題達成のために、従来のＸ線分光器では困難であった幅広いエネルギー帯域（1～3.5 keV）に現れるCIS化合物及び界面からの発光スペクトル（Cu-L（0.9 keV）、In-L（3.4 keV）、Se-L（1.4 keV）等）とその微細構造を高分解能・同時計測することができる新しい多層膜を応用したラミナー型（矩形状）不等間隔溝多層膜回折格子分光器を開発した。
今年度は、（1）広帯域Ni/C多層膜回折格子の製作、（2）広帯域Ni/C多層膜トロイダル前置鏡の製作、（3）放射光による多層膜光学素子の性能評価、（4）軟Ｘ線分光器による発光分光実験を実施した。残念ながら（4）については、装置の調整不足から未だCIS化合物からの発光スペクトルを計測するまでに至っていないが、（3）の放射光を用いた評価実験により、本研究で考案した広帯域Ni/C多層膜が機能していることを明らかにできた。従って、本課題はほぼ達成できたと考える。今後、装置の調整を行い、1～3.5 keV領域に現れるCu、In、SeのL発光の同時計測が可能であることを明らかにしたい。

Research Products

• [Journal Article] 多層膜回折格子の放射光への応用 -keV領域回折格子分光器ビームラインにおける新展開- (2015)
  • Author(s): 小池雅人, 今園孝志, 石野雅彦
  • Journal Title: X線分析の進歩 Volume: 46 Pages: 159-166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a compact polarization analysis apparatus for plasma soft X-ray laser (2014)
  • Author(s): T. Imazono and M. Koike
  • Journal Title: Thin Solid Films Volume: 571 Pages: 513-516
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2014.02.011.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemical State Information of Bulk Specimens Obtained by SEM-Based Soft-X-Ray Emission Spectrometry (2014)
  • Author(s): M. Terauchi, S. Koshiya, F. Satoh, H. Takahashi, N. Handa, T. Murano, M. Koike, T. Imazono, M. Koeda, T. Nagano, H. Sasai, Y. Oue, Z. Yonezawa, and S. Kuramoto
  • Journal Title: Microscopy and Microanalysis Volume: 20 Pages: 692-697
  • DOI: 10.1017/S1431927614000439.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 50～4000 eV領域の軟Ｘ線平面結像型分光器の開発と電子顕微鏡への応用 (2014)
  • Author(s): 今園孝志
  • Journal Title: 応用物理 Volume: 83 Pages: 288-292
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design of a wideband multilayer grating spectrometer for the study of electronic structure of thin-film CIS solar cells (2014)
  • Author(s): T. Imazono, M. Koike, S. Kuramoto, T. Nagano, M. Koeda, and N. Moriya
  • Journal Title: JAEA-Conf Volume: 2014-001 Pages: 41-44
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Characteristic Features and Applications of a Newly Developed Wavelength Dispersive Soft X-ray Emission Spectrometer for Electron Probe X-ray Microanalyzers and Scanning Electron Microscopes (2014)
  • Author(s): H. Takahashi, T. Murano, M. Takakura, N. Handa, M. Terauchi, M. Koike, T. Kawachi, T. Imazono, N. Hasegawa, M. Koeda, T. Nagano, H. Sasai, Y. Oue, Z. Yonezawa, and S. Kuramoto
  • Journal Title: JEOL News Volume: 49 Pages: 73-80
• [Presentation] Enhancement of diffraction efficiency of laminar-type diffraction gratings overcoated with diamond-like carbon (DLC) in soft X-ray region (2015)
  • Author(s): M. Koike, T. Imazono, T Nagano, H. Sasai, Y. Oue, S. Kuramoto, M. Terauchi, H. Takahashi, T. Notoya, and T. Murano
  • Organizer: 12th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI2015)
  • Place of Presentation: New York, USA
  • Year and Date: 2015-07-06 – 2015-07-10
• [Presentation] Development of a flat-field spectrometer with a wideband Ni/C multilayer grating in the 1-3.5 keV range (2015)
  • Author(s): T. Imazono
  • Organizer: 12th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI2015)
  • Place of Presentation: New York, USA
  • Year and Date: 2015-07-06 – 2015-07-10
• [Presentation] Experimental evaluation of a method to enhance the diffraction efficiency by overcoating diamond-like carbon (DLC) on soft X-ray laminar-type gratings (2015)
  • Author(s): T. Imazono, M. Koike, T Nagano, H. Sasai, Y. Oue, S. Kuramoto, M. Terauchi, H. Takahashi, T. Notoya, and T. Murano
  • Organizer: 12th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI2015)
  • Place of Presentation: New York, USA
  • Year and Date: 2015-07-06 – 2015-07-06
• [Presentation] Development of soft X-ray polarizing elements and polarization measurement apparatus at JAEA (2015)
  • Author(s): T. Imazono
  • Organizer: SLAC Seminar
  • Place of Presentation: SLAC, California, USA
  • Year and Date: 2015-02-23 – 2015-02-23
  • Invited
• [Presentation] 1～3.5 keV領域を一定入射角でカバーする広帯域Ni/C多層膜回折格子分光器の開発 (2015)
  • Author(s): 今園孝志, 小池雅人
  • Organizer: 第28回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 立命館大学, 草津市
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [Presentation] リチウムK発光計測のためのダイヤモンドライクカーボン膜を用いた高回折効率回折格子の設計 (2015)
  • Author(s): 小池雅人、今園孝志、長野哲也、笹井浩行、大上裕紀、倉本智史、寺内正己、高橋秀之、能登谷智史、村野孝訓
  • Organizer: 第28回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 立命館大学, 草津市
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [Presentation] 軌道角運動量を持つ円偏光アンジュレータ高次光干渉実験 (2015)
  • Author(s): 佐々木茂美, 宮本篤, 加藤政博, 許斐太郎, 保坂将人, 山本尚人，今園孝志，小池雅人
  • Organizer: 第28回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 立命館大学, 草津市
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [Presentation] DLC光学素子の軟X線への応用 (2014)
  • Author(s): 小池雅人, 今園孝志, 長野哲也
  • Organizer: レーザー励起X線源とその応用研究会
  • Place of Presentation: ホテルラフォーレ琵琶湖, 守山市
  • Year and Date: 2014-12-11 – 2014-12-11
• [Presentation] EM用軟X線発光分析技術開発のこれまでと今後の展望 (2014)
  • Author(s): 寺内正己, 高橋秀之, 飯田信雄, 村野孝訓, 小池雅人, 今園孝志, 小枝勝, 長野哲也, 笹井浩行, 大上裕紀, 米澤善央, 倉本智史
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第56回九州支部学術講演会
  • Place of Presentation: 宮崎市民プラザ, 宮崎市
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-06
  • Invited
• [Presentation] Development of a soft X-ray emission spectrometer with a wideband Ni/C multilayer grating covering the range 1-3.5 keV (2014)
  • Author(s): T. Imazono, M. Koike, S. Kuramoto, and T. Nagano
  • Organizer: 第15回光量子科学研究シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本原子力研究開発機構, 木津川市
  • Year and Date: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [Presentation] Chemical state information of bulk materials obtained by SEM-based SXES grating spectrometer (2014)
  • Author(s): M. Terauchi, S. Koshiya, F. Satoh, H. Takahashi, T. Notoya, T. Murano, M. Koike, T. Imazono, M. Koeda, T. Nagano, H. Sasai, Y. Oue, Z. Yonezawa, S. Kuramoto
  • Organizer: 第15回光量子科学研究シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本原子力研究開発機構, 木津川市
  • Year and Date: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [Presentation] 多層膜回折格子の放射光への応用 -keV領域回折格子分光器ビームラインにおける新展開- (2014)
  • Author(s): 小池雅人, 今園孝志, 石野雅彦
  • Organizer: 第50回Ｘ線分析討論会
  • Place of Presentation: 東北大学片平さくらホール, 仙台市
  • Year and Date: 2014-10-30 – 2014-10-31
  • Invited
• [Presentation] 1～3.5 keV領域をカバーするワイドバンド多層膜回折格子を用いた平面結像型軟Ｘ線分光器の設計 (2014)
  • Author(s): 今園孝志, 小池雅人, 倉本智史, 長野哲也
  • Organizer: 第50回Ｘ線分析討論会
  • Place of Presentation: 東北大学片平さくらホール, 仙台市
  • Year and Date: 2014-10-30 – 2014-10-31
• [Presentation] リチウムK発光高感度分光計測のための軟X線高効率回折格子の設計 (2014)
  • Author(s): 小池雅人, 今園孝志, 小枝勝, 長野哲也, 笹井浩行, 大上裕紀, 米澤善央, 倉本智史, 寺内正己, 高橋秀之, 飯田信雄, 村野孝訓
  • Organizer: 第50回Ｘ線分析討論会
  • Place of Presentation: 東北大学片平さくらホール, 仙台市
  • Year and Date: 2014-10-30 – 2014-10-31
• [Presentation] Present State of TEM-SXES Analysis and its Application to SEM aiming Chemical Analysis of Bulk Materials (2014)
  • Author(s): M. Terauchi, H. Takahashi, N. Handa, T. Murano, M. Koike, T. Imazono, M. Koeda, T. Nagano, H. Sasai, Y. Oue, Z. Yonezawa, and S. Kuramoto
  • Organizer: Microscopy & Microanalysis
  • Place of Presentation: Hartford, USA
  • Year and Date: 2014-08-03 – 2014-08-07
• [Presentation] 電子顕微鏡用平面結像型軟Ｘ線回折格子発光分光器の開発とその性能 (2014)
  • Author(s): 今園孝志, 小池雅人, 小枝勝, 長野哲也, 笹井浩行, 大上裕紀, 米澤善央, 倉本智史, 寺内正己, 高橋秀之, 飯田信雄, 村野孝訓
  • Organizer: 2014年度立命館大学SRセンター研究成果報告会
  • Place of Presentation: 立命館大学, 草津市
  • Year and Date: 2014-06-07 – 2014-06-07
• [Presentation] 1～3.5 keV領域ワイドバンド多層膜回折格子の開発 (2014)
  • Author(s): 今園孝志, 小池雅人
  • Organizer: 2014年度立命館大学SRセンター研究成果報告会
  • Place of Presentation: 立命館大学, 草津市
  • Year and Date: 2014-06-07 – 2014-06-07
• [Presentation] 電子顕微鏡用軟X線分光器の開発と応用 (2014)
  • Author(s): 高橋秀之, 飯田信雄, 村野孝訓, 寺内正己, 小池雅人, 今園孝志, 長谷川登, 小枝勝, 長野哲也, 笹井浩行, 大上裕紀, 米澤善央, 倉本智史
  • Organizer: 第30回分析電子顕微鏡討論会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場, 千葉市
  • Year and Date: 2014-05-12 – 2014-05-12
  • Invited
• [Presentation] 電子顕微鏡用SXES技術の現状と今後の展望 (2014)
  • Author(s): 寺内正己, 高橋秀之, 飯田信雄, 村野孝訓, 小池雅人, 今園孝志, 小枝勝, 長野哲也, 笹井浩行, 大上裕紀, 米澤善央, 倉本智史
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第70回学術講演会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場, 千葉市
  • Year and Date: 2014-05-11 – 2014-05-13
  • Invited
• [Presentation] EPMA/SEM軟X線分光法による化学結合効果の各種情報観察 (2014)
  • Author(s): 高橋秀之, 村野孝訓, 飯田信雄, 寺内正己, 小池雅人, 今園孝志, 長谷川登, 小枝勝, 長野哲也, 笹井浩行, 大上裕紀, 米澤善央, 倉本智史
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場, 千葉市
  • Year and Date: 2014-05-11 – 2014-05-13