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赤外光発電デバイスにおける単結晶基板の作製

研究課題

研究課題/領域番号 13750287
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関静岡理工科大学

研究代表者

小澤 哲夫  静岡理工科大学, 理工学部, 助教授 (90247578)

研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2002年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2001年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
キーワード回転ブリッジマン法 / 赤外光発電 / PVセル / 単結晶基板 / InGaSb / InGaAs / 三元混晶 / 3次元対流数値解析 / 結晶成長 / 熱流体数値解析
研究概要

本研究では,赤外光発電における赤外光発電用PVセルの単結晶基板を試作することを意図しており,回転ブリッジマン法結晶成長育成装置を設計・作成し,高品質の赤外光発電用PVセルの単結晶基板を作成することを目的とした.回転ブリッジマン法をモデルとして,アンプル回転が固液界面温度分布に及ぼす影響を調べるために,InGaSb, InGaAs三元混晶成長時の3次元溶液対流計算を行った。結果として,成長アンプル回転を行わない0rpmの場合では,溶液中部で温度が高く,固体壁の種結晶,供給原料で低くなった.成長アンプルの回転速度を100rpmとすると,温度分布は強制対流の影響を受け下壁の中央部に温度の高い領域が集中しているが,それ以外の領域は,温度勾配の緩やかな温度分布になっているのが分かった.数値解析の結果より,アンプル回転と共に固液界面の温度が均一化することがわかり,単結晶成長の可能性が出てきた.数値解析の結果を基に,アンプル回転機構をコンピュータ制御する装置を試作し,疑似成長アンプルを用いて対流可視化実験を行った.可視化実験と数値解析の結果は,定性的に一致しておりアンプル回転の優位性が認められた.
以上の結果を踏まえて,成長アンプル移動機構,回転機構,温度制御機構をコンピュータ制御できる回転ブリッジマン装置を組み立て,In_xGa_<1-x>Asの結晶成長を行なった.成長用アンプル内にはGaAs種結晶とGaAs供給原料の間にIn-Ga-As溶液を配置し,結晶成長は,電気炉の低温側にアンプルを移動させて行った.装置を自動化することにより、育成結晶の再現性,成長時の炉内温度,アンプル移動の精度向上を目指した.予想析出In組成比がx=0.03〜0.10までの成長試料においては,接合界面からの異方位結晶の発生はなく,成長厚5〜7mmの単結晶を成長することができたでた.In組成比分布は,連続原料供給をすることでほぼ一定となった.また,組成比の標準偏差は0.002であった.組成比のばらつきは極めて小さく,PVセル基板として十分使用可能であることがわかった.

報告書

(2件)
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (8件)

  • [文献書誌] Tetsuo Ozawa: "Effect of Gravity Force on the Growth Process of InGaSb Semiconductors"Advances in Computational Engineering & Sciences. 207. 1-6 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuo Ozawa: "Numerical Simulation of Effect of Ampoule Rotation for the Growth of InGaSb by Rotational Bridgman Method"J.Crysal growth. 237-239. 1692-1696 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuo Ozawa: "Drop Experiments on Crystallization of InGaSb Semiconductors"J.Crysal growth. 237-239. 1831-1834 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuo Ozawa: "Microgravity Experiments on Melting and Crystallization of InGaSb"Acta Astronautica. 51, No1-9. 221-227 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuo Ozawa: "Growth of In_xGa_<1-x>As Bulk Mixed Crystals by Rotational Bridgman Method"Proc. Joint International Conference on Advanced Science and Technology by Shizuoka University and Zhejiang University. 225-228 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuo Ozawa: "Numerical Simulation for Growth Processes of InGaSb Semiconductors"The 6th Japan-Canada Wotkshop on Space Technology. 60-67 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuo Ozawa: "Growth of In_xGa_<1-x> As Bulk Mixed Crystals with a Uniform Composition by the Rotational Bridgman Method"Journal of Crystal Growth. 229. 124-129 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuo Ozawa: "Effect of Gravity Force on the Dissolution Process of GaSb into InSb Melt"Advances in Computational Engineering & Sciences. 133. 1-6 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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