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新規カルコパイライト材料の成長方位を制御するメカニズムの解明と太陽電池応用

研究課題

研究課題/領域番号 15J10424
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関早稲田大学

研究代表者

宇留野 彩  早稲田大学, 先進理工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード結晶工学 / 近接昇華法 / カルコパイライト / 太陽電池
研究実績の概要

2年度目は、「Ag(Ga,Al)Te2混晶の作製によるバンドギャップ制御」を目的としていた。この内容についてはすでに1年度目から取り組むことができたため、計画を立案した時点より進展したものとなった。本年度はさらに別の原料として、Ga2Te3粉末とAgAlTe2粉末を混ぜ合わせたものを用いた場合も、バンドギャップ制御が行えるのかについて検討した。その結果、原料に用いる化合物を変化させた場合でも、従来用いた材料の組み合わせの場合と同様な結晶性のものが作製でき、Ag(Ga,Al)Te2薄膜のバンドギャップを制御することに成功した。Ga2Te3の方がAgGaTe2よりも原料コストが低いため、原料にAgAlTe2とGa2Te3の混合粉末を用いた方が低コスト膜の作製が可能となる。これらの研究成果を、“PSS C、13, 413 (2016)”にて報告を行った。
また、Ag/Ga供給比を変化させることにより、電気的特性や光学的特性が変化することが、1年度目の研究から明らかとなったが、本年度はさらに、詳しい解析を行った。その結果、膜内のAg/Ga比の変化に伴い、様々な副生成物の存在や表面形態の変化が明らかになった。そしてGa2Te3の割合が多いとAgGaTe2とAgGa5Te8の混合物が、Ga2Te3の割合が少ないと、AgGaTe2とAg2Teの混合物が作製されることが明らかとなった。これらの傾向は状態図を基にした解析結果と一致し、さらに包晶反応や共晶反応が起きることで、副生成物が形成されるという知見を得ることにも成功した。これらの研究成果を、“J. Electron. Mater.”,“PSS A 214, 1600284 (2017)”にて報告し、“The 2016 U.S. Workshop”“第64回応用物理学会春季学術講演会”や“平成29年電気学会全国大会”で口頭発表した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Structural and electric properties of AgGaTe2 layers prepared using mixed Source of Ag2Te and Ga2Te32017

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno, and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi A

      巻: 214 号: 1 ページ: 1600284-1600284

    • DOI

      10.1002/pssa.201600284

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High quality AgGaTe2 layers on Si substrates with Ag2Te buffer layers2016

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno, and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      J. Electron. Mater.

      巻: 45 号: 9 ページ: 4692-4696

    • DOI

      10.1007/s11664-016-4548-8

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Crystallographic and optical characterizations of Ag(Ga,Al)Te2 layers grown on c-plane sapphire substrates by closed space sublimation2016

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno, Y. Takeda, T. Inoue, and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi C

      巻: 13 号: 7-9 ページ: 413-416

    • DOI

      10.1002/pssc.201510269

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The growth of AgGaTe2 layer on Si substrate by two-step closed space sublimation and its application to solar cell fabrications2016

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno, and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      Proc. 43rd IEEE Photovolt. Spec. Conf.

      巻: - ページ: 0524-0529

    • DOI

      10.1109/pvsc.2016.7749649

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The crystallographic characterization of AgGaTe2, AgAlTe2, and Ag(Ga,Al)Te2 grown by closed space sublimation2015

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno, A. Usui, T. Inoue, Y. Takeda, and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      J. Electron. Mater.

      巻: 44 号: 9 ページ: 3013-3017

    • DOI

      10.1007/s11664-015-3733-5

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The growth of AgGaTe2 layers on glass substrates with Ag2Te buffer layer by closed space sublimation method2015

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno, A. Usui, Y. Takeda, T. Inoue, and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi C

      巻: 12 号: 6 ページ: 508-511

    • DOI

      10.1002/pssc.201400267

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] AgGaTe2薄膜内における副生成物が光学的特性に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      鬼界伸一郎,宇留野彩,笹原宏希
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山、日本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] AgGaTe2膜内のAg/Ga比が膜質に与える影響と状態図による解析2017

    • 著者名/発表者名
      宇留野彩,鬼界伸一郎、末次由里、桜川陽平、小林正和
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜、日本
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Nucleation of Cu2Te layer by a closed space sublimation method toward the growth of Te based Chalcopyrite2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakurakawa, A. Uruno, and M. Kobayashi
    • 学会等名
      44st Conference on the Physics and Chemistry of Surfaces and Interfaces
    • 発表場所
      Santa Fe, NM, USA
    • 年月日
      2017-01-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High quality AgGaTe2 layers formed from Ga2Te3/Ag2Te two layer structures2016

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno, Y. Sakurakawa, and M. Kobayashi
    • 学会等名
      The 2016 U.S. Workshop on the Physics and Chemistry of II-VI Materials
    • 発表場所
      Baltimore, MD, USA
    • 年月日
      2016-10-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近接昇華法によるGa2Te3/Ag2Te積層構造からのAgGaTe2薄膜作製2016

    • 著者名/発表者名
      宇留野彩,桜川陽平,小林正和
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟、日本
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Growth and solar cell applications of AgGaTe2 layers by closed space sublimation using the mixed source of Ag2Te and Ga2Te32016

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno, S. Kikai, Y. Suetsugu, and M. Kobayashi
    • 学会等名
      The 43rd International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      富山、日本
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The growth of AgGaTe2 layer on Si substrate by two-step closed space sublimation and its application to solar cell fabrications2016

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno, and M. Kobayashi
    • 学会等名
      The 43rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference
    • 発表場所
      Portland, OR, USA
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The growth of AgGaTe2 layer on Si substrate by two-step closed space sublimation and its application to solar cell fabrications2016

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno and M. Kobayashi
    • 学会等名
      The 43rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference
    • 発表場所
      Portland, USA
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ag2Te中間層を導入したSi基板上のAgGaTe2作製と太陽電池応用2016

    • 著者名/発表者名
      宇留野彩,小林正和
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京、日本
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 低温フォトルミネッセンス法によるAgGaTe2薄膜の光学的特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      鬼界伸一郎,宇留野彩,末次由里
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      仙台、日本
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] High quality AgGaTe2 layers on Si substrates with Ag2Te buffer layers2015

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno and M. Kobayashi
    • 学会等名
      The 2015 U.S. Workshop on the Physics and Chemistry of II-VI Materials
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystallographic and Optical Characterizations of Ag(Ga,Al)Te2 Layers Grown on c-plane Sapphire Substrates by Closed Space Sublimation2015

    • 著者名/発表者名
      A. Uruno, Y. Takeda, T. Inoue, and M. Kobayashi
    • 学会等名
      The 17th International Conference on II-VI Compound and Related Materials
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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