| 研究課題/領域番号 |
06650360
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
山本 あき勇 福井大学, 工学部, 教授 (90210517)
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| 研究分担者 |
橋本 明弘 福井大学, 工学部, 助教授 (10251985)
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| キーワード | InN / タンデム太陽電池 / Si / GaAs / 窒化 / GaN / ヘテロエピタキシャル成長 / MOCVD成長 |
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| 研究概要 |
本研究は、Si基板上へのInNのヘテロエピタキシャル成長を実現し、その技術をもとに、高効率のInN/Si2接合モノリシックタンデム太陽電池実現の可能性を明らかにすることを目的としている。昨年度、窒化したGaAs(111)基板上へのInNのヘテロエピタキシャル成長が可能であることを見い出した。今年度はこのことを利用して、Si(111)基板上に成長させたGaAsをバッファ層としたSi基板上へのInNのヘテロエピタキシャル成長について検討し、以下の成果を得た。
(1)Si(111)基板上GaAs膜の窒化と窒化GaAs上へのInNのヘテロエピタキシャル成長:分子線エピタキシ法によりSi(111)基板上に約1μm厚のGaAs単結晶膜を形成し、これをアンモニア気流中で窒化処理した。窒化温度と窒化膜(GaN)厚との関係を実験的に明らかにし、窒化温度の制御によってGaN/SiおよびGaN/GaAs/Siの2種類の構造が形成できることを明らかにした。これらを基板として、InNの有機金属気相(MOCVD)成長を検討した結果、InN/GaN/Si構造およびInN/GaN/GaAs/Si構造が形成できた。前者はInN/Si2接合タンデム太陽電池、後者はInN/GaAs/Si3接合タンデム太陽電池として適用できる。
(2)GaAs(111)基板上での閃亜鉛鉱構造InNの成長:InNは通常ウルツ鉱構造をとることが知られている。しかしながら、GaAs(111)基板上においては成長の初期、すなわち、膜厚が0.05μmと極めて小さい場合には閃亜鉛鉱構造で成長していることを見い出した。膜厚の増大とともに、閃亜鉛鉱構造ドメインが小さくなりウルツ鉱構造ドメインが支配的となる。膜厚0.2μm程度では膜表面すべてがウルツ鉱構造ドメインで覆われる。従来基板として使用されててきたサッファイア上では閃亜鉛鉱構造InNの成長は一切見られない。これらの結果は結晶成長機構の解明ならびに結晶相の安定・変態の観点から興味ある現象である。
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