| 研究課題/領域番号 |
20K05354
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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30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
西永 慈郎 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 (90454058)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
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| キーワード | 多元系化合物半導体 / 結晶成長 / 電子デバイス / 光デバイス / 分子線エピタキシー / 太陽電池 / MBE / MEE / ヘテロ界面 / 低温結晶成長 / 量子デバイス / 低温成長 / III-V族化合物半導体 / I-III-VI2族化合物半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多元系化合物半導体は未知なる可能性を秘めた材料群であり、それらの積層構造による電子・光デバイスは、高機能化のみならず、製品の製造・使用過程における環境負荷の低減に大きく期待できる。多元系化合物半導体ヘテロ界面は成膜時における構成元素の熱拡散によって、急峻なデバイス構造の作製が非常に困難である。本研究は高純度金属材料の交互供給によって、高品質な結晶成長を低温においても実現させ、急峻な多元系化合物半導体ヘテロ構造を作製することを目標とする。
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| 研究成果の概要 |
多元系化合物半導体は未知なる可能性を秘めた材料群であり、それらの積層構造による電子・光デバイスは、高性能化・高機能化・低環境負荷化が期待できる。しかしながら、デバイス応用に必須である急峻なヘテロ界面の形成が、構成元素同士の化学反応や熱拡散によって非常に困難であった。本研究は、精密な化合物組成の制御をすることで、成膜時の材料偏析や熱拡散を大幅に抑制し、急峻なヘテロ界面を得ることに成功した。得られた急峻なヘテロ界面により、高効率な太陽電池の実現に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
多元系化合物半導体エピタキシャル成長の研究は、30年以上前に国際的に盛んであったが、ガラス基板上多結晶太陽電池がトレンドとなって以降、研究の進展はまったくない。本研究によって、変換効率10%であった単結晶Cu(In,Ga)Se2太陽電池が、変換効率21.3%に改善された。単結晶化されたCu(In,Ga)Se2は、表面ポテンシャルが均一となり、基礎的物性の評価に最適といえる。本研究は多元系化合物半導体ヘテロ界面の基礎研究であり、今後、急峻なヘテロ界面を利用した量子効果デバイスへの展開が期待される。
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