ワイドギャップシリコン新材料：シリコン同素体Si46はエピタキシャル成長するか？

• 研究課題/領域番号: 24K07584
• 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21050:電気電子材料工学関連
• 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: 新倉 ちさと 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主任研究員 (90421396)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2026年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2024年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: エピタキシャル成長 / シリコン / CVD / クラスレート / 太陽電池

研究開始時の研究の概要

Si46は、カゴ状の結晶構造を持つSiの同素体である。一般的なダイヤモンド構造のSi(d-Si)よりエネルギーバンドギャップがワイドであり、現状のSi単接合太陽電池の限界を超える、d-Siをボトムセル材料とするタンデム多接合太陽電池のトップセル材料に適している。Si46のエピタキシャル成長の可能性がシミュレーションにより示されたが、まだ実験的には示されていない。
本研究では、Si46と同様なカゴ状の骨格結晶構造と格子定数を持つSiクラスレート化合物をエピタキシャル成長用基板として採用し、結晶成長の学理を追求することにより、Si46がエピタキシャル成長しうるかを、実験的に明らかにする。