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タンデム構造を有した太陽電池の変換効率向上のためには、禁制帯幅が2.0eV/1.42eV/1.05eV/0.67evの4接合を実現する必要がある。本研究では、4接合の第3セル用の材料として少数キャリア寿命の長い高品質なInGaAsNの実現を目指している。結晶の高品質化のため、これまでにケミカルビームエピタキシャル成長装置を立ち上げ、トリエチルガリウム、トリエチルインジウム、トリスジメチルアミノアルシン、ジメチルヒドラジンなどの有機金属を原料として使用し、基板表面近傍での化学反応を利用した薄膜堆積に関する研究を行ってきた。
今年度は、さらに良質なInGaAsN結晶を実現することを目的として、各原料ガスの供給と同期して成長中の基板表面に短パルス光を照射できるように装置を改造した。具体的には、基板ホルダにより下向きに支持された基板表面に光が照射できるよう、装置下部に短パルス光光源を設置した。さらに、ガス供給や成長圧力を制御するソフトに改造を加え、原料ガスの供給に同期させるなど、所望のタイミングで基板表面に短パルス光を自動的に照射できるようにした。その結果、制御性良く成長中の基板表面に短パルス光を照射できるようになった。これにより、成長中の表面の状態を変えることができ、その結果として成膜種あるいはドーピング分子の表面での吸着過程、分解過程、表面分子の離脱過程などを制御できる可能性がある。来年度は、短パルス光照射が、InGaAsN結晶中に残留する不純物量や結晶性、電気的特性に与える影響を明らかにし、InGaAsN結晶のさらなる高品質化、さらには高効率4接合タンデム太陽電池の実現を目指す。
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