三元系カルコパイライト型化合物によるエネルギー変換素子用材料開発の基礎研究

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61550021
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 遠藤 三郎 理科大, 工学部, 助教授 (90084392)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 久幸 東京理科大学, 理工学部, 講師 (70084473) ; 渡辺 恒夫 東京理科大学, 工学部, 講師 (70110947)
• Keywords: 三元カルコパイライト型化合物 / 混晶 / エネルギー変換素子材 / 材料設計法

Research Abstract

本研究の目的は三元系カルコパイライト型半導体における構成元素と諸物性の関係を体系化し、これらの指導原理をカルコパイライト混晶半導体の材料設計へ応用することを試みることにある。
1.体系化を行う手初めとして、元素及び二元系化合物半導体における諸物性間の相関を調査し、これを三元系カルコパイライト化合物へ拡張した。拡張に際し三元系の諸物性値はケミカル・アブストラクツにより過去6年間の研究内容を調査し、膨大な資料の中から禁制帯幅,融点,格子定数,デバイ温度の他に移動度,有効質量,屈折率,非線形光学定数,熱起電力,熱伝導率などの物質パラメーターを抽出した。またデータ不足の化合物に対しては実際に合成し、X線解析,電気的測定,光学的測定,熱分析を行い諸物性値を求めた。これらの調査研究より化合物半導体の物性的な位置づけを行う手段としてイオン度に着目した。誘電理論によるイオン度の定義から度合を数量化することにより、化合物の物性を決定する価電子のエネルギー状態が記述され、各物質の物性的な位置づけがなされた。
2.エネルギー変換素子用材料の開発という観点から、種々の目的に応じた半導体を供給するためには、いかに多元化しても化合物のみでは不十分である。そこで化合物間の混晶によりそのギャップを埋めることが可能となる。これを受けて材料設計の指針となる基本的パラメーターとして構成元素の平均原子量を導入した。半導体物性は平均原子量に対し、ある種の共有エネルギーにもとずく相関を示すことが予想され、現在カルコパイライト混晶系に対し、最も基本的で重要な禁制帯幅とヘテロ接合における格子整合を与えるパラメーターについて組成に対する等高線図を作製中である。またこの等高線図から予想される混晶を実際に作成し、その検証を行う予定である。

Research Products

• [Publications] 遠藤三郎: Solar Cells. 16. 1-15 (1986)
• [Publications] 野村重孝: 応用物理. 55. 795-799 (1986)
• [Publications] G.Dagan: 7th International Conference on ternary and Multinary Compounds. (1987)
• [Publications] 中西久幸: 7th International Conference on ternary and Multinary Compounds. (1987)
• [Publications] 遠藤三郎: 7th International Conference on ternary and Multinary Compounds. (1987)
• [Publications] 野村重孝: 電子情報通信学会論文誌(J70-C). (1987)