光MOCVD法による配向制御ZnO透明導電膜の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06555090
• 研究機関: 帝京科学大学
• 研究代表者: 高橋 清 帝京科学大学, 理工学部, 教授 (10016313)
• 研究分担者: 小長井 誠 東京工業大学, 工学部, 教授 (40111653) ; 斉藤 幸喜 帝京科学大学, 理工学部, 講師 (60225703) ; 松澤 剛雄 帝京科学大学, 理工学部, 教授 (00229460)
• キーワード: ZnO / 太陽電池用透明導電膜 / MOCVD法 / 光MOCVD法 / ALD法 / 光ALD法

研究概要

本研究の目的は、太陽電池用ZnO透明導電膜の開発である。本年度は、制御性よく良質なZnO膜を作製することを目的とし、電子層堆積法(ALD法)を用いた製膜について詳細に検討した。最適な成長条件を明らかにした後、ド-ピングを試みた。さらに、成長中に紫外光を照射する光ALD法をZnO膜作製に適用し、光照射の影響について検討した。研究の結果、以下に示す成果が得られた。
1.原料にジエチル亜鉛(DEZ)およびH_2Oを用いたALD法において、原子層成長が達成できる成長条件を明らかにした。特に、基板温度105℃から165℃においては、成長速度はZnO(100)の両間隔と一致しており、X線回折測定からも(100)に配向したZnO膜が原子層成長していることが確認された。
2.ALD法を用いることにより、ZnO膜の電気的特性をMOCVD法によって作製したものより向上させることができた。特に、ALD法によって作製したアンドープZnO膜の移動度については、膜厚220nmと薄いにもかかわらず30cm^2/Vsと高い値を示した。
3.ALD法においてB_2H_6を最適なタイミングでド-ピングすることにより、抵抗率を6.4×10^<-4>Ωcmまで低減することができた。
4.光ALD法によるZnO膜の作製において、膜質の成長条件依存性を明らかにした。特に、光照射によりキャリア濃度が大幅に増加し、アンドープであるにもかかわらず基板温度136℃において抵抗率6.9×10^<-4>Ωcmと非常に低抵抗なZnO膜の作製に成功した。

研究成果

• [文献書誌] W.W.Wenas: "Control of Surface Morphology of ZnO Films Grown by MOCVD" Proc.of the 12th EC PVSEC. 385-388 (1994)
• [文献書誌] W.W.Wenas: "Optimization of ZuO for Front and Rear Contacts in a-Si Solar Cells" Solar Energy Materials & Solar Cells. 34. 313-319 (1994)
• [文献書誌] W.W.Wenas: "High Efficiency a-Si Solar Cells with ZnO" Proc.of 1st World Conference on PVEC. 413-416 (1994)
• [文献書誌] P.Siamchai: "Improvement of a-Si Solar Cell Fabricated by Mercury-Sensitized Photochemical Vapor Deposition Using H_2 Dilution Technique" Jpn.J.Appl.Phys.33. 6099-6104 (1994)
• [文献書誌] B.Sang: "Self-Limiting Growth of Transparent Conductive ZnO Films by Atomic Layer Deposition" Proc.of 25th IEEE PVSC. 1085-1088 (1996)
• [文献書誌] A.Yamada: "Atomic-Layer Deposition of ZuO Transparent Conducting Oxides for Solar Cell Application" Proc.of Atomic-Layer Epitaxy and Related Surface Processes. (1996)
• [文献書誌] B.Sang: "Growth of Transparent Conductive Oxide ZnO Films by Atomic Layer Deposition" Jpn.J.Appl.Phys.35. L602-L605 (1996)
• [文献書誌] K.Saito: "Preparation of ZnO Film by Photo Atomic Layer Deposition" Trans.Material Research Society of Japan. 20. 579-581 (1996)
• [文献書誌] K.Saito: "Photo Atomic Layer Deposition of Transparent Conductive ZnO Films" Technical Digest of PVSEC-9. 375-376 (1996)
• [文献書誌] B.Sang: "Growth of Boron-doped ZnO Thin Films by Atomic Layer Deposition" Technical Digest of PVSEC-9. 571-572 (1996)
• [文献書誌] K.Saito: "Self-Limiting Growth of ZnO Thin Films for Application to Solar Cells" Proc. Regional Symposium on Material Seience. 112-117 (1996)