1996 年度実績報告書

低欠陥密度GaAs/Siの開発と高効率太陽電池への応用

研究課題

研究課題/領域番号	07555097
応募区分	試験
研究機関	筑波大学
研究代表者	川辺光央筑波大学, 物理工学系, 教授 (80029446)
研究分担者	岡田至嵩筑波大学, 物理工学系, 講師 (40224034)
キーワード	GaAs-on-Si,GaAs-on-Ge成長 / 原子状水素援用エピタキシ- / ヘテロエピタキシ- / 分子線エピタキシ- / 表面修飾 / 結晶欠陥、転位 / 深い準位(電子捕獲準位) / 相互拡散
研究概要	高効率太陽電池材料の開発には、孔子不整合系の化合物半導体ヘテロエピタキシ-技術の確立が必要不可欠であるが、現時点で技術的課題が幾つか残されている。特にGaAs-on-Si材料系においては、エピタキシャル成長過程に関する基本的な点で不明な部分が多く、初期の研究から十数年の歳月が経過した今日において、実用に十分耐えうるものはまだできていない。その問題点は、GaAs中の高密度の貫通転位と残留応力とに大別される。前者の主要原因は格子不整合に起因したものであるが、同時に約2.6倍の熱膨張係数の差による熱歪が新たな貫通転位を発生させることが分かってきた。残留応力もまた熱歪が原因である。従って、格子不整合によるミスフィト転位をGaAs/Si界面に閉じ込めると同時に熱歪が少ない低温成長技術の開発が必要である。以上のような問題に対する基本的解決策として、原子状水素を援用した分子線エピタキシ-(MBE)法の開発を独自に進めており、これまでGaAsの品質が大幅に改善されることを示してきた。これは原子状水素によって、(1)成長表面に吸着する不純物原子の除去、(2)表面原子の拡散過程の制御、(3)表面エネルギーの修飾による二次元核成長モードの促進、などの諸効果が得られることによる。Si基板上のGaAsエピタキシャル膜の残留転位密度としては10^4cm^<-2>台まで抑えることに成功し、このエピタキシ-法の有用性を示すことができた。しかし高効率太陽電池材料として使用する場合には、転位も含めて少数キャリア寿命を短くする深い準位の欠陥を全体的に低減する必要がある。そこで本年度は、GaAs/Siにおける深い準位の導入と水素原子による欠陥の不活性化機構に関して研究を行った。DLTS法などによる電気的評価から、深い準位が水素原子によって大幅に低減されることを、また水素によって新たな欠陥準位は導入されないことなどが分かった。これと並行して本年度は太陽電池デバイスの試作に着手し、高効率化へ向けた層構造の設計やプロセス技術(電極構造、表面反射防止膜など)の検討と準備を進めた。

研究成果
(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] Y.Okada他3名: "GaAs-on-Ge Heteroepitaxy by Atomic Hydrogen-Assisted Molecular Beam Epitaxy" MRS Symposium Proceedings. 399. 203-206 (1996)
[文献書誌] Y.J.Chun他3名: "Uniform Quantum Dots by Self-Organizing Process in Atomic Hydrogen-Assisted MBE" MRS Symposium Proceedings. 339. 289-294 (1996)
[文献書誌] Y.Okada他1名: "Basic analysis of atomic-scale growth mechanisms for molecular beam epitaxy of GaAs using atomic hydrogen as a surfactant" Journal of Vacuum Science and Technology. B14・5/6. 1725-1728 (1996)
[文献書誌] Y.Okada他2名: "Deep level defects in GaAs on Si substrates grown by atomic hydrogen-assisted molecular beam epitaxy" Journal of Applied Physics. 80・8. 4770-4772 (1996)
[文献書誌] Y.J.Chun他3名: "Surfactant Effects of Atomic Hydrogen on Low-Temperature Growth of InAs on InP" Japanese Journal of Applied Physics. 35・12B. L1689-L1691 (1996)
[文献書誌] Y.Okada他3名: "Growth of Abrupt GaAs/Ge Interfaces by Atomic Hydrogen-Assisted MBE" Journal of Crystal Growth. (掲載予定). (1997)
[文献書誌] 岡田至嵩(共著): "オプトエレクトロニクス用語事典(田中俊一,末松安晴,大越孝敬共編)" オーム社, 672 (1996)

1996 年度 実績報告書

低欠陥密度GaAs/Siの開発と高効率太陽電池への応用

研究代表者

川辺 光央 筑波大学, 物理工学系, 教授 (80029446)

研究成果

[文献書誌] Y.Okada他3名: "GaAs-on-Ge Heteroepitaxy by Atomic Hydrogen-Assisted Molecular Beam Epitaxy" MRS Symposium Proceedings. 399. 203-206 (1996)

[文献書誌] Y.J.Chun他3名: "Uniform Quantum Dots by Self-Organizing Process in Atomic Hydrogen-Assisted MBE" MRS Symposium Proceedings. 339. 289-294 (1996)

[文献書誌] Y.Okada他1名: "Basic analysis of atomic-scale growth mechanisms for molecular beam epitaxy of GaAs using atomic hydrogen as a surfactant" Journal of Vacuum Science and Technology. B14・5/6. 1725-1728 (1996)

[文献書誌] Y.Okada他2名: "Deep level defects in GaAs on Si substrates grown by atomic hydrogen-assisted molecular beam epitaxy" Journal of Applied Physics. 80・8. 4770-4772 (1996)

[文献書誌] Y.J.Chun他3名: "Surfactant Effects of Atomic Hydrogen on Low-Temperature Growth of InAs on InP" Japanese Journal of Applied Physics. 35・12B. L1689-L1691 (1996)

[文献書誌] Y.Okada他3名: "Growth of Abrupt GaAs/Ge Interfaces by Atomic Hydrogen-Assisted MBE" Journal of Crystal Growth. (掲載予定). (1997)

[文献書誌] 岡田至嵩(共著): "オプトエレクトロニクス用語事典(田中俊一,末松安晴,大越孝敬 共編)" オーム社, 672 (1996)

1996 年度実績報告書

川辺光央筑波大学, 物理工学系, 教授 (80029446)

[文献書誌] 岡田至嵩(共著): "オプトエレクトロニクス用語事典(田中俊一,末松安晴,大越孝敬共編)" オーム社, 672 (1996)