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GaAsにInを9%、Nを3%添加したInGaAsNは、変換効率40%以上の超高効率4接合太陽電池(禁制帯幅2.0eV(InGaAs)/1.42eV(GaAs)/1.05eV(新材料)/0.67eV(Ge)))用の第3セル材料として期待されている。しかし、現状のInGaAsNは少数キャリア拡散長が短いために、期待される高い変換効率の実現には至っていない。結晶性が悪い原因の1つとして、少数キャリア再結合中心として働く格子間Nの存在が挙げられる。また、結晶中の不純物も残留キャリアや再結合中心の原因となるため、これらも低品位の原因と考えられる。
今年度は、CBE(Chemical beam epitaxy)法を用いてGaAsNの結晶成長を行い、不純物の原因となる分子種の脱離、結晶性の改善を目的として、結晶成長中にハロゲンランプ光のパルス照射を行なった。この時、Gaの原料としてはトリエチルガリウム、Asとしてはトリスジメチルアミノアルシン、Nとしてはモノメチルヒドラジンを使用した。実験の結果、パルス光照射によりGaAsN膜のXRD半値幅が252arcsecから193arcsecに減少し結晶性が向上した。また、ランプ照射により、GaAsN回折ピーク位置が照射しなかった場合と比較して高角度側(0.0856°)となった。これはランプ光照射により、格子間Nが減少し格子位置Nが増加したためであると考えられる。今回の成長条件下では、基板温度が上昇すると窒素濃度は低下する。しかし、得られた結果においては、光照射により格子位置窒素濃度が増加した。すなわち、光照射は熱以外の寄与を結晶成長にもたらした。今後、光照射の影響を詳細に調べ、良質な結晶成長、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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