| 研究概要 |
CdTe半導体は太陽光のエネルギー変換効率が理論上最大であり,太陽電池用半導体として着目されているものの,結晶化が困難であることと大きな結晶粒サイズが得られないことから,現状では低い変換効率の製品しか得られていない.磁場中で結晶磁気異方性を持つ物質を電解する場合,結晶を配向させることができることがわかっている.立方晶であるCdTe結晶に対しては磁場による結晶配向は期待できないが,結晶磁気異方性をもつ六方晶金属のCd, Teを結晶配向させ,その上にCdTe結晶をエピタキシャル成長させることにより結晶配向ではなくテクステャーを揃えることが期待できる.その後,熱処理(焼き鈍し)処理を行い,結晶粗大化の過程でより大きな結晶粒に成長させることができる.以上の操作によりCdTeの結晶粒の粗大化という変換効率の向上という観点から革新的な技術が期待できる.得られた知見と実績を以下に示す.
1.CdTe半導体の結晶化温度は磁場の印加によって低下するが,CdおよびTe上に電析する場合はその効果がより顕著に現れる.
2.CdTe半導体の結晶粒サイズは磁場の印加ではほとんど変化しないが,数百個程度の結晶の集合体のサイズは磁場の印加により大きくなることがわかった.
3.強磁場下でのローレンツ力に起因する流動の影響により,電析表面が安定化し,平滑化することがわかった.
4.CdおよびTeの結晶配向が確認された.
5.CdはC面が磁場に垂直になるように配向し,磁場によって配向指数は高くなる.特に3T以上で効果が顕著に現れる.
6.TeはC軸に対して原子がらせん状に配置し,磁化容易軸がC軸に対して傾斜しており,電析面が磁場に垂直であっても,平行であってもC面が出現する傾向にある。しかし電析面が磁場に平行の場合,マクロ的な対流により結晶粒のサイズが小さくなる.
7.CdTeをエピタキシャル成長させ,さらに熱処理により結晶を粗大化させるためには,Cdの融点,沸点が低いことから考えて,Teを磁場と垂直な基盤上に電析させることが望ましいと結論できた.
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