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半導体表面におけるプラズマ誘起欠陥の発生と修復のメカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K04717
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 プラズマエレクトロニクス
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

布村 正太  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (50415725)

連携研究者 松原 浩司  産業技術総合研究所, 太陽光発電研究センター, 研究センター長 (90202324)
研究協力者 坂田 功  産業技術総合研究所, 太陽光発電研究センター
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードプラズマ / 半導体 / 水素化アモルファスシリコン / 太陽電池 / 欠陥 / キャリア輸送 / ポンプ-プローブ法 / トラップ / プラズマ誘起欠陥 / プラズマプロセス / 光電流 / キャリア / ラジカル / プラズマエレクトロニクス / シリコン / アモルファスシリコン
研究成果の概要

半導体プロセス中のプラズマ誘起欠陥を光学的ポンプ-プローブ法を用いてその場検出する手法を開発した。本手法をプラズマ成膜(PECVD)中の水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)に適用し、プラズマ誘起欠陥が1e18 cm-3程度形成されることを見出した。プラズマ誘起欠陥は、プロセス後の適切な熱アニールにより修復することが可能であり、欠陥の修復を介してキャリア輸送が向上することを明らかにした。シリコンヘテロ接合太陽電池を試作し、本研究で得られた知見に基づきプロセス条件を見直し、光電変換効率21%を達成した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 18件、 招待講演 10件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Hydrogen atom kinetics in capacitively coupled hydrogen plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Hirotaka Katayama, and Isao Yoshida
    • 雑誌名

      Plasma Sources Science and Technology

      巻: 26 号: 5 ページ: 055018-055018

    • DOI

      10.1088/1361-6595/aa6610

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electronic properties of ultrathin hydrogenated amorphous silicon2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Isao Sakata, and Koji Matsubara
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 号: 8 ページ: 081401-081401

    • DOI

      10.7567/apex.10.081401

    • NAID

      210000135936

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of band tail distribution on carrier trapping in hydrogenated amorphous silicon for solar cell applications2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nunomura, I. Sakata, K. Matsubara
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids

      巻: 436 ページ: 44-50

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2016.01.021

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Science and Technology of Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition for High-Efficiency Silicon Solar Cells: Introduction2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nunomura
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Res.

      巻: 91 ページ: 314-316

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Science and Technology of Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition for High-Efficiency Silicon Solar Cells:Summary2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nunomura
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Res.

      巻: 91 ページ: 360-361

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] シリコン PECVD 中の膜評価2018

    • 著者名/発表者名
      布村正太
    • 学会等名
      第28回プラズマエレクトロニクス新領域研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 極薄a-Si:Hのギャップ内準位と輸送特性 ~水素希釈とアニールの効果~2018

    • 著者名/発表者名
      布村正太、坂田功、松原浩司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ誘起欠陥の発生と修復 ~イオン照射に伴う残留欠陥の形成~2018

    • 著者名/発表者名
      布村正太、坂田功、松原浩司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ誘起欠陥の発生と修復 ~欠陥修復の活性化エネルギー~2018

    • 著者名/発表者名
      布村正太、坂田功、松原浩司
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シリコンヘテロ太陽電池のトラップとキャリア輸送2017

    • 著者名/発表者名
      布村 正太
    • 学会等名
      WFF & WFSM 2017
    • 発表場所
      Hokkaido Univ., Sapporo
    • 年月日
      2017-03-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optoelectronic properties of a-Si:H passivation layer for high-efficiency silicon heterojunction solar cells2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Isao Sakata, and Koji Matsubara
    • 学会等名
      2017 Symposium on Advanced Solar Cells
    • 発表場所
      Kyushu Univ. Fukuoka
    • 年月日
      2017-02-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] H atom generation and loss kinetics in low-pressure processing plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Hirotaka Katayama, and Isao Yoshida
    • 学会等名
      第34回プラズマプロセシング研究会(SPP34)/ 第29回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM29)
    • 発表場所
      北海道大学, 北海道
    • 年月日
      2017-01-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Electronic transport properties of a-Si:H passivation layers for silicon hetero-junction solar cells2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Isao Sakata, and Koji Matsubara
    • 学会等名
      The 2017 E-MRS Spring Meeting and Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of electronic transport properties of semiconductor films during plasma processing2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura
    • 学会等名
      The International Conference on Phenomena in Ionized Gases (ICPIG)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] H atom generation and loss kinetics in VHF plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Hirotaka Katayama and Isao Yoshida
    • 学会等名
      The International Conference on Phenomena in Ionized Gases (ICPIG)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 極薄a-Si:Hのギャップ内準位とキャリア捕捉2017

    • 著者名/発表者名
      布村正太、坂田功、松原浩司
    • 学会等名
      2017年 第78回応用物理学会秋季学術講
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Electronic Properties of Ultrathin a-Si:H Passivation Layers for Silicon Heterojunction Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Isao Sakata, and Koji Matsubara
    • 学会等名
      EU PVSEC 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental and simulation study on hydrogen atom kinetics in low-pressure capacitively coupled plasmas2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Hirotaka Katayama and Isao Yoshida
    • 学会等名
      AVS 64th International Symposium and Exhibition (AVS 64)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-Situ Diagnostics of Processing Plasma andSemiconductor Films for High-Efficiency Silicon Hetero-Junction Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura
    • 学会等名
      AVS 64th International Symposium and Exhibition (AVS 64)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CHARACTERIZATION OF ELECTRONIC PROPERTIES OF A-SI:H PASSIVATION LAYERS FOR SILICON HETERO-JUNCTION SOLAR CELLS2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Isao Sakata, and Koji Matsubara
    • 学会等名
      PVSEC-27
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-time monitoring of defects creation and annealing during plasma processing2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura
    • 学会等名
      The 82nd IUVSTA Workshop on Plasma-based Atomic Layer Processes
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] State of the art silicon heterojunction solar cell devices ~ plasma processing for high-quality passivation~ (Plenary lecture)2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura
    • 学会等名
      5th Korea-Japan Joint Symposium on Advanced Solar Cells 2018, 2nd International Symposium on Energy Research and Application
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurements of carrier transport and trapping in semiconductor films during plasma processing2016

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Isao Sakata, and Koji Matsubara
    • 学会等名
      15th International Conference on Plasma Surface Engineering
    • 発表場所
      Cogress center, Garmisch-Partenkirchen, Germany
    • 年月日
      2016-09-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EFFECTS OF CARRIER TRAPPING ON SOLAR CELL PERFORMANCES2016

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Isao Sakata, and Koji Matsubara
    • 学会等名
      The Photovoltaic Technical Conference 2016
    • 発表場所
      the International Center, Marseille, France
    • 年月日
      2016-05-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of carrier transport and trapping in semiconductor films during plasma processing2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nunomura, I. Sakata, and K. Matsubara
    • 学会等名
      Korian vacuum society (KVS) annual meeting
    • 発表場所
      Kangwon, Koria
    • 年月日
      2016-02-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Silicon-based thin-film and heterojunction solar cells2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nunomura
    • 学会等名
      Symposium on Advanced Solar Cells
    • 発表場所
      Kangwon, Koria
    • 年月日
      2016-02-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Characterization of charge carrier trapping in semiconductor films for photovoltaic application2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nunomura, X. Che, and S.R. Forrest
    • 学会等名
      EMN Photovoltaics Meeting 2016
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2016-01-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carrier transport and trapping during a-Si:H growth - for more efficient solar cells-2016

    • 著者名/発表者名
      Shota Nunomura, Isao Sakata, and Koji Matsubara
    • 学会等名
      The 26th annual meeting of MRS-J
    • 発表場所
      Kaikoukinennkaikan, Yokohama
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In-situ monitoring of carrier transport and trapping in amorphous semiconductors under plasma processing2015

    • 著者名/発表者名
      S Nunomura and I. Sakata
    • 学会等名
      Dry process symposium 2015
    • 発表場所
      Awaji, Japan
    • 年月日
      2015-11-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carrier transport and trapping in a-Si:H films during growth by plasma enhanced CVD2015

    • 著者名/発表者名
      S Nunomura, I. Sakata, and K. Matsubara
    • 学会等名
      68th Gaseous Electronics Conference (GEC) / 9th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP)
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-10-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リモートプラズマ中の水素原子密度の測定2015

    • 著者名/発表者名
      布村 正太, 片山 博貴, 吉田 功
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋, 日本
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 太陽電池用a-Si:Hのキャリア捕捉とデバイス特性2015

    • 著者名/発表者名
      布村 正太, 坂田 功, 松原 浩司
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋, 愛知
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機薄膜太陽電池のトラップと発電効率との相関2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nunomura, X. Che, and S.R. Forrest
    • 学会等名
      第12回次世代の太陽光発電システムシンポジウム
    • 発表場所
      郡山, 福島
    • 年月日
      2015-05-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [図書] プラズマCVD/PVD2015

    • 著者名/発表者名
      布村正太
    • 総ページ数
      99
    • 出版者
      応用物理学会 プラズマエレクトロニクス分科会
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [産業財産権] 酸化物半導体材料の開発とpn接合の作製と光電変換素子への応用2015

    • 発明者名
      高島, 菊地, 外岡, 川中, 吉田, 相浦, 布村
    • 権利者名
      高島, 菊地, 外岡, 川中, 吉田, 相浦, 布村
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-117010
    • 出願年月日
      2015-06-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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