| 研究課題/領域番号 |
21H01825
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分30010:結晶工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
森戸 春彦 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80463800)
|
|---|
| 研究分担者 |
伊藤 暁彦 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (20451635)
今村 健太郎 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (60591302)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
|
|---|
| キーワード | シリコン / クラスレート / 結晶育成 / 太陽電池 / フラックス結晶成長 / 結晶成長 / シリコンクラスレート / 単結晶 / フラックス成長 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、次世代の太陽電池材料として注目されているシリコン系クラスレートの新しい結晶育成法を確立することを目的とする。金属フラックスをを用いた結晶引き上げ法や、クラスレート基板を用いた低温エピタキシャル成長など、独自に考案した結晶育成法の原理を構築する。最終的には、シリコン系クラスレートを材料とした太陽電池デバイスの設計指針を勘案し、高効率な太陽電池の創製に挑む。
|
| 研究成果の概要 |
次世代の高効率太陽電池の創製を目指し、Siのカゴ状物質であるSiクラスレートのバルク結晶の開発を行った。本研究では、NaとSnの複合金属フラックスを用いて、Naを内包する高品質Siクラスレート単結晶の作製に成功した。さらに、異方的拡散制御法を駆使して、この単結晶からNaを抜去し、高品質な半導体Siクラスレート結晶を得ることができた。また、本研究で開発した複合金属フラックス法を駆使することで、多元素化したSiクラスレートの結晶成長にも成功し、半導体クラスレートの結晶創製システムを構築した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Siクラスレートは炭素フラーレンの類似物質であり、次世代の機能性材料として大きな期待が寄せられている。本研究課題では、Siクラスレートのバルク結晶を作製するための基本原理を確立した。本研究によりバルク結晶が得られたことで、Siクラスレートの学術研究が大きく進展するとともに、本物質のエレクトロニクス分野における産業応用への道が開かれた。ユビキタス元素であるSiにおいて新たな学術成果が得られたことで、資源制約や環境制約から脱却した持続可能な材料開発が期待される。
|
