フレキシブル基板上における高効率タンデム型太陽電池の創製に向けた基盤技術の構築

• 研究課題/領域番号: 23860011
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 都甲 薫 筑波大学, 数理物質系, 助教 (30611280)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ゲルマニウム / 太陽電池 / 結晶成長 / 大粒径ゲルマニウム薄膜 / 低温成長 / 結晶方位制御 / 環境材料

研究概要

高効率なタンデム型太陽電池を汎用性の高いフレキシブル基板へ展開することを志向し、ガラス上における大粒径Si薄膜の形成手法として実績のあるAl誘起成長法をGeに応用した。Al誘起成長における重要パラメータを解明すると共に、それらを制御することにより、大粒径かつ(111)面方位を有する多結晶Ge薄膜を低温で形成することに成功した。Ge結晶中には拡張欠陥はほとんど導入されておらず、良好な結晶性を有していることが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Temperature dependent Al-induced crystallization of amorphous Ge thin films on SiO2substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Toko, N. Fukata, K. Nakazawa, M. Kurosawa, N. Usami, M. Miyao, and T. Suemasu
  • 雑誌名: J. Crystal Growth 巻: Vol. 372 ページ: 189-192
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2013.03.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orientation Control of Large-Grained Si Films on Insulators by Thickness-Modulated Al-Induced Crystallization (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Numata, K. Toko, N. Saitoh, N. Yoshizawa, N. Usami, M. Miyao, and T. Suemasu
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: Vol. 13 号: 4 ページ: 1767-1770
  • DOI: 10.1021/cg4000878
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orientation control of large-grained Si films on insulators by thickness-modulated Al-induced crystallization (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Numata
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 13 ページ: 1767-1770
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly (111)-oriented Ge thin films on insulators formed by Al-induced crystallization (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Toko, M. Kurosawa, N. Saitoh, N. Yoshizawa, N. Usami, M. Miyao, and T. Suemasu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: Vol. 101 号: 7 ページ: 072106-072106
  • DOI: 10.1063/1.4744962
  • NAID: 120007137209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of crystal orientation in Al-induced crystallized poly-Si layers on SiO2 insertion layer thickness (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Okada, K. Toko, K. O. Hara, N. Usami, and T. Suemasu
  • 雑誌名: J. Crystal Growth 巻: Vol. 356 ページ: 65-68
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.07.015
  • NAID: 120007137226
• [雑誌論文] Highly (111)-oriented Ge thin films on insulators formed by Al-induced crystallization (2012)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Toko
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 101 ページ: 0721061-4
  • NAID: 120007137209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of crystal orientation in Al-induced crystallized poly Si layers by SiO2 intermedite layer (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Okada
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 336 ページ: 65-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular beam epitaxy of BaSi_2 thin films on Si(001) substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Toh, et al.
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 345 号: 1 ページ: 16-21
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.01.049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chip-size formation of high-mobility Ge strips on SiN films by cooling rate controlled rapid-melting growth (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Toko, Y. Ohta, T. Tanaka, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.99 号: 3
  • DOI: 10.1063/1.3611904
  • NAID: 120005133110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Study of BF_2 Ion Implantation and Post Annealing of BaSi2 Epitaxial Films (2011)
  • 著者名/発表者名: 3.Kosuke O.Hara, et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 号: 12R ページ: 121202-121202
  • DOI: 10.1143/jjap.50.121202
  • 査読あり
• [学会発表] 過飽和制御 Al 誘起成長による多結晶 Ge/非晶質基板の極低温形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 沼田諒平,都甲薫 他
  • 学会等名: 第60回応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Al 誘起成長 Ge 薄膜/ガラスに与える Ge/Al 膜厚効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中沢宏紀,都甲薫 他
  • 学会等名: 第60回応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Temperature dependent AIC of a-Ge thin films on glass sub (2012)
  • 著者名/発表者名: 都甲薫 他
  • 学会等名: 2012 SSDM
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] Al 誘起成長法による Ge 薄膜/ガラスの(111)面方位制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 都甲薫 他
  • 学会等名: 第72回応用物理学会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Al 誘起成長法を用いた導電膜上における Si 層の結晶方位制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 都甲薫
  • 学会等名: 第14回シリサイド系半導体・夏の学校(招待講演)
  • 発表場所: 三浦
  • 年月日: 2012-07-29
• [学会発表] 下地導電膜の選択によるAl誘起結晶化Si薄膜の(100),(111)方位制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡田淳史, 他
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Impact of diffusion barrier layer thickness on preferential orientation of Al-induced crystallized Si layers for BaSi_2 solar cell (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Okada, et al.
  • 学会等名: 2011 International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC)
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク(福岡県)
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] Orientation control of Al-induced crystallized silicon by diffusion barrier layers (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Okada, et al.
  • 学会等名: 2011 International Conferenfce on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター(名古屋)
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Temperature dependent Al-induced crystallization of amorphous Ge thin films on glass substrates
  • 著者名/発表者名: Kaoru Toko
  • 学会等名: 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2012)
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] Growth promotion of Al-induced crystallized Ge thin-films on insulators by enhancing Ge-supply into Al layers
  • 著者名/発表者名: Kaoru Toko
  • 学会等名: International Symposium on Control of Semiconductor Interface
  • 発表場所: Fukuoka
• [学会発表] Large-grained oriented polycrystalline Si/Al/SiO2 structures formed by Al-induced layer exchange process
  • 著者名/発表者名: Ryohei Numata
  • 学会等名: International Conference on Si Epitaxy and Heterostructures
  • 発表場所: Fukuoka
• [学会発表] 過飽和制御Al誘起成長による多結晶Ge/非晶質基板の極低温形成
  • 著者名/発表者名: 沼田諒平
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] Al誘起成長Ge薄膜/ガラスに与える Ge/Al 膜厚効果
  • 著者名/発表者名: 中沢宏紀
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] Al誘起成長法によるGe薄膜/ガラスの(111)面方位制御
  • 著者名/発表者名: 都甲薫
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] Al誘起成長法を用いた導電膜上におけるSi層の結晶方位制御
  • 著者名/発表者名: 都甲薫
  • 学会等名: 第14回シリサイド系半導体・夏の学校
  • 発表場所: 三浦
  • 招待講演
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.bk.tsukuba.ac.jp/~ecology/
• [産業財産権] 半導体装置およびその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 都甲薫、末益崇
  • 権利者名: 国立大学法人筑波大学
  • 産業財産権番号: 2011-288652
  • 出願年月日: 2011-12-28
• [産業財産権] 半導体装置およびその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 都甲薫
  • 権利者名: 都甲薫
  • 産業財産権番号: 2011-288652
  • 出願年月日: 2011-12-28