2015 Fiscal Year Annual Research Report
貴金属ナノ粒子のシリコンへの無電解析出のグリーンサステイナブル展開
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26289276
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
八重 真治 兵庫県立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00239716)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福室 直樹 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10347528)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 材料加工・処理 / めっき / 太陽電池 / 廃棄物再資源化 / 表面状態評価 / 核形成 / 接合信頼性 / 走査プローブ顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
貴金属ナノ粒子のシリコンへの無電解置換析出は、金属イオンを含むフッ化水素酸にシリコンウェーハを浸すだけの簡単なプロセスで、金属微粒子援用エッチングによる太陽電池の無反射化やシリコンナノワイヤー製造に利用されている。申請者らは、貴金属ナノ粒子析出初期過程の解明を目的とした基礎研究と、太陽電池の無反射化、太陽光水素製造、シリコン上への信頼性の高い金属薄膜および配線の形成、廃棄物からの貴金属回収などを目的とした応用研究を行ってきた。本研究では、基礎研究の深化と応用研究の進展により、析出機構の詳細を解明し、半導体産業の製造時の廃棄物を利用して貴金属を回収するリサイクルプロセス、シリコンデバイスの電極形成の省エネルギー省資源化、高効率低コストなシリコン太陽電池の製造を図り、本技術をグリーンサステイナブルに展開することを目的とする。
本年度は、前年度に引き続いて、基礎的な課題に重点を置いて無電解置換析出の詳細を解明するための研究を推進するとともに、太陽電池の高効率化、貴金属の回収などの応用研究に取り組んだ。
金および銀の無電解置換析出の初期過程について、原子間力顕微鏡を用いた解析を行い、銀の析出-溶解-再析出過程と金の初期核形成過程の観察に成功した。また、シリコンの表面状態と白金析出初期過程の関係を明らかにすると共に透過電子顕微鏡観察とX線光電子分光により金ナノ粒子とシリコンの界面の状態を解析した。
無電解置換析出により形成した銀ナノ粒子を用いる金属援用エッチングにより、シリコン表面にナノホールアレイを形成することで表面の光反射率を低減し、太陽電池の光電流密度増大に成功するとともにナノホールアレイが光学薄膜として機能していることを明らかにした。また、フッ化水素酸を用いない新たな貴金属回収法を開発した。
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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
基礎研究と応用研究の双方で、期待した成果が得られている。特に、太陽電池研究では実用太陽電池セルを用いて光電流増大に成功した。また、シリコン上への無電解めっき膜形成では、昨年度に引き続いて、めっき膜とシリコン界面の組織構造と化学状態の解析が進捗し、金による特異的な密着性発揮の機構解明が進んだ。これによって、ベストペーパー賞を受賞するとともに、特許実施企業によるサンプル出荷が開始されるなど大きな進展があった。これらは基礎および応用の観点から評価に値すると判断している。
一方で、走査プローブ顕微鏡では、大気中での形態観察により金属ナノ粒子初期析出過程の解析に多く貢献したものの、溶液中での観察は難度が高いばかりでは無く大気中観察結果などから当初期待した成果は得られにくいことが明らかとなった。
これらのことから、現在までの達成度は上記の区分とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
４年間の研究実施期間の後半に入り、前半の基礎的な課題への取り組みを継続しながら、応用的な課題への取り組みに特に重点を置いて研究を推進する。特に、貴金属の回収では工業的な実施にむけた課題を認識しながら、その基礎となる本研究を推進する。無電解めっき膜形成では、シリコン上への実用的な電極形成法として技術を確立するために、コンタクト抵抗や熱安定性などの評価と向上に努める。
基礎的な検討では、貴金属析出の選択性の機構解明に注力する。熱力学的には、卑金属の析出可能であり、その機構は明確ではない。本研究で得られたシリコン表面状態の影響などの知見を活かしながら、シリコン上への選択的な貴金属析出の機構を明らかにしたい。
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| Causes of Carryover |
概ね実施計画通りに研究を遂行した結果、少額の次年度使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物品購入費などに充当して使用する。
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Research Products
(40 results)
