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Exploring the functionality of Al-catalyzed Si nanowires

研究課題

研究課題/領域番号 22K04885
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

J. Wipakorn  国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 主任研究員 (40748216)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードNanowire / Nanostructure / Vapor-liquid-solid / CVD / Aluminum / Silicon / Nanowires / Germanium / Heterojunction
研究開始時の研究の概要

The study of hole-gas accumulation for HEMT applications on Si/Ge core-shell NW heterostructures using Al as a catalyst for core SiNW synthesis is the main research purpose. The bottom-up approach of the VLS growth using a CVD system is a key research method. The unique characteristics of controllable vertical growth and smooth surface with automated Al doping in Al-catalyzed SiNWs suggest the major advantages for the application of vertical SiNW-based HEMT devices. The hole gas accumulation in core-shell NWs will be examined by Raman measurement and the fitting to the Fano equation.

研究実績の概要

Al-catalyzed Si nanowires (NWs) formed by vapor-liquid-solid growth for high mobility field-effect transistor (HEMT) and photovoltaic cell applications were continuously investigated.
The vertically aligned Al-catalyzed SiNWs with smooth surfaces and single crystalline properties while addressing the issue of metal catalyst contamination have successfully proven the notable advantage of Si/Ge heteroarchitectures in their ability to enhance hole gas accumulation through bandgap engineering design. Various p-Si/i-Ge core-shell heterostructures with the addition of intermediate or/and outermost B-doped p+-Si shell were investigated to maximize hole gas accumulation in the Ge channel layer, with a focus on monitoring their core-shell structures, interfaces, and crystalline properties.
Exploring the physical and optical properties of nanodots at both room and low temperatures for photovoltaic applications has contributed to a deeper understanding of functionalization techniques aimed at enhancing SiNW-based solar cells.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

The studies on exploring the functionality of Al-catalyzed SiNWs were well-progressed as explained in the research achievement part. The experiments on sample preparations and characterizations could smoothly proceed following the research plan. The laboratory consumables and facilities could be provided without any trouble.

今後の研究の推進方策

In this fiscal year, the experimental results will be continuously presented. More manuscripts will be submitted for publication. Extended investigation on Al-catalyzed SiNW size and position controls including the interface passivation for double-hetero Si/Ge core-shell NW structures and their effects on hole-gas accumulation will be elucidated. Various nanodots for photovoltaic applications will be observed in their physical and optical properties to enhance Al-catalyzed SiNW-based solar cells.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 11件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Paper-Thin Al-Catalyzed Si Nanowire Solar Cells and Efficiency Enhancement by Hybrid Nanostructures with Mn-Doped Perovskite Nanocrystals2023

    • 著者名/発表者名
      Jevasuwan Wipakorn、Abdelbar Mostafa、Jeco-Espaldon Bernice Mae Yu、Abdelhameed Mohammed、Sodabanlu Hassanet、Zhang Qinqiang、Okada Yoshitaka、Fukata Naoki
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 6 号: 13 ページ: 7169-7179

    • DOI

      10.1021/acsaem.3c00888

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Hybrid nanostructures of Al-catalyzed Si nanowires and CsPb0.81Mn0.19Cl3 perovskite nanocrystals for efficiency enhancement of thin photovoltaic cells2023

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Mostafa Fathalla Abdelmoghny Abdelbar, Bernice Mae Espaldon, Mohammed Abdelhameed, Hassanet Sodabanlu, Qinqiang Zhang, Yoshitaka Okada, Naoki Fukata
    • 学会等名
      2023 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Al-Catalyzed SiNW-based Si/Ge Core-Shell Heteroarchitectures and Hole Gas Accumulation Enhancement for Transistor Applications2023

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Naoki Fukata
    • 学会等名
      The 84th JSAP Autumn Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Thin Hybrid Nanostructure Solar cells of Al-Catalyzed Si Nanowires and Mn-doped Perovskite CsPbCl3 Nanocrystals2023

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Naoki Fukata
    • 学会等名
      Nanowire Week 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effective photon harvesting and energy transfers of Al-catalyzed Si nanowires and perovskite nanocrystals for thin photovoltaic cells2023

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Naoki Fukata
    • 学会等名
      36th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Monitoring on Hole Gas Accumulation, Interfacial and Crystalline Properties of Al-Catalyzed SiNW/Ge Core-Multishell Heterostructures2023

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Naoki Fukata
    • 学会等名
      The 71st JSAP Spring Meeting 2024
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] The on-site nanowire-shape graphene formation on nanoimprinted Si nanowires for radial Schottky junction solar cells2022

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Steaphan M. Wallace, Yoshimasa Sugimoto, Naoki Fukata
    • 学会等名
      MRS 2022 Spring Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On-site graphene formed on nanoimprinted Si nanowires and the assembled Schottky junction photovoltaic cells2022

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Steaphan M. Wallace, Yoshimasa Sugimoto, Naoki Fukata
    • 学会等名
      EMRS 2022 Spring Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy transfer performances in hybrid nanostructures using Si nanowires and nanocrystal quantum dots for photovoltaic applications2022

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Naoki Fukata
    • 学会等名
      IUMRS-ICRAM 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural improvement and interfacial intermixing control of Ge/Si core-shell nanowires by thermal annealing2022

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Naoki Fukata
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Defects-Recognition, Imaging and Physics in Semiconductors (DRIP XIX) 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy transfer performances of nanocrystal quantum-dots for Si nanowire-based photovoltaic applications2022

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Mohammed Abdelhameed, Mostafa F. A. Abdelbar, Naoki Fukata
    • 学会等名
      The 83rd Autumn Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Photovoltaic Applications Using Energy Transfer Characteristics from Quantum Dots2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Fukata, Wipakorn Jevasuwan
    • 学会等名
      242nd ECS Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Al-catalyzed Si nanowire formation on pre-etched and post-polished thin Si substrates for photovoltaic application2022

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Naoki Fukata
    • 学会等名
      MRS 2022 Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Silicon nanostructures for photovoltaic and transistor applications2022

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Naoki Fukata
    • 学会等名
      WPI-MANA International Symposium 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Silicon-based nanostructure formation and device applications for photovoltaic cells and field-effect transistors2022

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Naoki Fukata
    • 学会等名
      ISPlasma 2023/IC-PLANTS 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hybrid Nanostructures of Al-Catalyzed Si Nanowires and Mn-doped Perovskite CsPbCl3 Nanocrystals for Thin Si Nanowire-based Photovoltaic cells2022

    • 著者名/発表者名
      Wipakorn Jevasuwan, Bern Yu Jeco-Espaldon, Mostafa Abdelbar, Qinqiang Zhang, Mohammed Abdelhameed, Naoki Fukata
    • 学会等名
      The 70th Spring Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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