| 研究課題/領域番号 |
15K06513
|
|---|
| 研究機関 | 金沢工業大学 |
|---|
研究代表者 |
草野 英二 金沢工業大学, バイオ・化学部, 教授 (00278095)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| キーワード | スパッタリング / フッ化マグネシウム薄膜 / CZTS薄膜 / 負イオン入射 |
|---|
| 研究実績の概要 |
Mg ターゲットを用いた直流反応性スパッタリング法によるMgF2薄膜堆積における負イオン基板入射阻止の薄膜堆積速度，堆積速度分布，および光学物性への影響を検討した．前年度に得たMgF2ターゲットを用いた非反応性スパッタリング法によるMgF2薄膜堆積における負イオン阻止が堆積速度及び光学物性に与える影響に関する実験結果に基づく．ターゲットとして直径が75 mmのMg板を用い，接地電極はターゲット直上15 mmに，阻止電位電極は接地電極から6 mm の位置に設置した．直流電力は108-120 Wとし，負イオン阻止電位を0~-500Vまで変化した．放電圧力は，0.34 Paとし，放電ガスをAr- 50%CF4とし，その全流量を5 sccmとした．平成28年度の研究成果として以下を得た．●負イオン入射を阻止することなく堆積された薄膜は，可視域において吸収を示し，かつ薄膜堆積速度が低い．特にターゲットエロージョン領域に対向する位置においては，エッチングによりほとんど薄膜が堆積しない．●負イオン阻止電位を高くしていくと薄膜堆積速度が，2倍程度に高くなるとともに，ターゲットエロージョン領域の対面に位置する領域における薄膜のエッチングが抑制された．●吸収係数は阻止電位-50 V付近において最も小さくなった．光学吸収の原因となる欠陥の形成が抑制されたと考えられる．●陰極電位は，330V程度であり，この電位以下での負イオン阻止の機構解明に対してはさらなるデータの蓄積が必要である．
CZTS薄膜堆積に関し，以下の成果を得た．●平成27年度に得られた成果を論文としてまとめた．●放電ガスへの酸素導入によるバンドギャップ制御の可能性を見いだし，予備的な研究をおこなったが系統的に成果をまとめるには至らなかった．●負イオン阻止による薄膜堆積速度および薄膜物性の評価については成果を得るには至らなかった．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成28年度における主たる研究の目的（ゴール）は，●MgF2薄膜堆積において阻止電位を薄膜堆積速度及び光学物性の関係を検討し，ターゲット（駆動電極）直流自己バイアス電位以上の電位を阻止電位として印加することによる欠陥形成抑制に関する学術的知見をえることおよび●CZTS薄膜堆積において反射壁条件の最適化をおこなうとともに，負イオン入射阻止の影響を検討することにあった．
平成28年度の進捗状況は以下のとおりである．
●MgF2薄膜堆積における阻止電位と光学物性の関係の検討 達成度80 % 工業的に応用性が高い金属ターゲットを用いた反応性スパッタリング法において阻止電位を適正化することにより高い薄膜堆積速度により，可視域に吸収がない薄膜を堆積すること可能であることを明らかとした．さらに，平成28年度の成果を論文としてまとめ，投稿準備を終えた．ただし，光学デバイス応用において，有用性の高いCaF2 薄膜堆積については系統的な成果を得るには至らなかった．全体として，ほぼ目標を達成できたと判断される．●欠陥形成機構の解析 達成度 20 % ESR 法による欠陥評価においては，高感度型の装置を用いての解析を予定していたが，未達に終わった．感度の不足が原因である．●Cu2ZnSnS4 薄膜堆積における放電ガスへの水素添加効果 達成度40% 平成27年度に問題となっていたバンドギャップの狭小化を達成し，成果を論文としてまとめ投稿準備を終えた．
したがって，【全体としては若干の進捗の遅れおよび成果の不足がある】と判断する．
|
| 今後の研究の推進方策 |
平成29年度における研究の推進方策に，応募時点での研究計画に対し大きな変更はない．
以下のとおりに研究を進めていく．ただし，およびCaF2 薄膜の堆積については，市場からの要求があるため検討を継続する．さらに学術的な知見が得られていない欠陥形成以降の検討においては高感度ESRによる検討を新たに加える．平成29年度の研究計画は以下のとおりである．●負イオン入射による欠陥の形成検討においては，負イオンを加速した条件において，薄膜中の欠陥形成を促し，高感度ESRによる欠陥あるいは不定比性の評価をおこない，学術的知見を得る．●Mgターゲットを用いた反応性スパッタリング法によるMgF2薄膜堆積における吸収抑制技術を完成させるとともに，学術的に吸収抑制の機構をまとめる．●CaF2 薄膜に得られた知見を応用し，負イオン阻止効果を明らかとする．●CZTS薄膜堆積においては，負イオン阻止の結晶性の向上，及び変換効率向上に対する効果を検証し，硫化物薄膜堆積における負イオン入射阻止に関する学術的知見を得る．●学会発表としての成果の公表をおこなうとともに，非反応性MgF2薄膜堆積における負イオン入射阻止，反応性MgF2薄膜堆積における負イオン入射阻止，F欠陥の形成機構解析，及びCZTS薄膜堆積におけるバンドギャップ狭小化に関する成果を論文としてまとめ，学術的知見に関する整理をおこなう．●さらなる学術的知見の蓄積を目指し，負イオン阻止スパッタリング法の応用展開，複合フッ化物薄膜堆積への応用を検討していく．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
端額調整のため．
|
| 次年度使用額の使用計画 |
平成29年度物品費に組み込む．
|
