| 研究課題/領域番号 |
18K04914
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
小林 大造 立命館大学, 理工学部, 准教授 (20557433)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 結晶セレン薄膜 / マイクロ光電変換 / 微細加工技術 / アバランシェ効果 / スケール効果 / 光電変換 / 可視光 / 結晶セレン / ヘテロ接合 / 結晶セレン薄膜フォトダイオード / マイクロPD / 半導体微細加工プロセス / 高効率光電変換 / ステンシルマスク / マイクロPDアレイ / フレキシブル可視光センサ / 微細加工 / 光センサ |
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| 研究成果の概要 |
結晶Seヘテロ接合を用いた光電変換素子へマイクロマシーニングを適用してマイクロフォトダイオードの作製プロセスを開発した。素子の幅・長さを35 umまで小型化し、直列抵抗を低減し、大きな光生成電流を損失なく取り出し、高効率光電変換への有用性を確認した。集光時およびアバランシェ効果による電流増幅時に顕在化する電流の損失をスケール効果により低減した。具体的には従来サイズのフォトダイオード（1 mm角）からマイクロフォトダイオード（35 um角）へ小型化することで光電流密度を3.14倍、集光時には61mA/cm2から307mA/cm2へと5.03倍に増幅できることを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
最近、新たな高効率光電変換のアプローチとして超小型太陽電池の有効性が示された。しかしながら結晶セレンPDの光電子材料物性と加工技術の両面に着目した半導体マイクロマシーニングについての報告例は無い。本研究においては結晶セレンPDの構成材料（セレン、酸化チタン、ITO透明導電膜）へエッチングを駆使して結晶セレンPDの超小型化を進めスケール効果の高効率光電変換への有効性を実験的に示した。本手法は、結晶セレンPDと材料構成が比較的近いCu(In,Ga)Se2薄膜やペロブスカイト太陽電池へも将来的に展開できる可能性がある。
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