| 研究課題/領域番号 |
21K04136
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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21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
原 康祐 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40714134)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | シリサイド半導体 / 近接蒸着 / 結晶成長 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
BaSi2は結晶Siより高効率で安価な太陽電池を実現できる可能性がある新材料である。近接蒸着法により大きな結晶ドメインの薄膜を作製できるが、これまでは成膜温度の制約のため原因を調査できなかった。本研究では、原料を機械的に活性化し反応性を高める(メカノケミカル効果)ことで成膜温度の変更を可能にし、結晶成長メカニズムを調査する。また、得られた知見に基づき、結晶ドメインのさらなる拡大に取り組む。そして、巨大ドメイン薄膜を用いてドメイン境界の影響が少ない物性値の測定を目指す。
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| 研究成果の概要 |
近接蒸着法は、大面積拡張性を持つ太陽電池材料BaSi2の成膜法である。本研究は、近接蒸着法によるBaSi2薄膜の結晶成長メカニズムを解明し、得られる指針を元に単結晶BaSi2薄膜を作製し、その物性データを得ることである。まず、原料の機械的活性化により300 ℃の成膜温度の低下に成功した。この技術を用い、成膜温度の結晶ドメイン構造への影響を調べた。その結果、基板温度を高く、膜厚を大きくすることで、ドメインが拡大することが分かった。この知見と傾斜Si(100)を用いることで、初めて単結晶BaSi2薄膜の形成に成功した。物性測定により、キャリア寿命へのドメイン境界の影響は小さいことが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で実施した近接蒸着法への機械的活性化の利用は、おそらく初めて真空成膜プロセスにメカノケミカル効果を活用した成果である。これによって、薄膜結晶成長の分野に新たな手法を加えることができた。また、単結晶薄膜の作製と物性測定の成果は、結晶粒界の影響を排除した物性評価を可能とする成果である。これはより正確な物性の解明につながり、より高効率なBaSi2太陽電池の設計を可能とする。さらに、結晶ドメイン境界がキャリア寿命に大きな悪影響を及ぼさないことは、BaSi2の太陽電池応用において、結晶ドメインサイズに強い制約がないことを意味している。
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