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2020 年度 実績報告書

非発光再結合検出による非破壊三次元評価法の開発と量子ナノ太陽電池の効率向上

研究課題

研究課題/領域番号 16H04648
研究機関宮崎大学

研究代表者

福山 敦彦  宮崎大学, 工学部, 教授 (10264368)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワード非発光再結合 / 表面変位量測定 / ヘテロダイン干渉系 / 熱損失マッピング
研究実績の概要

平成32年度(令和2年度)は、昨年度までにヘテロダイン型表面変位量検出システムの根幹部分が完成したことを受けて、測定結果と非発光再結合信号との関係性の明確化とマッピング測定に向けたソフトウエア開発を行った。表面変位量算出はソフトウエア化できたが、ビート信号をデータロガー経由で制御PCに読み込んで算出ソフトウエアを実行させるといった手動による手順が存在した。マッピング化のためには自動でデータロガーにアクセスし得られたビート信号から表面変位量を計算する必要がある。今年度は、ソフトウエア作成業者と仕様等を確認しながら作業を進め、ボタン一つでデータロガーを制御して信号を取得し表面変位量を計算することが可能となった。また、マッピング測定のために、動作精度10 nmのナノオーダーステージを購入した。ただし、マッピング測定のためには同ステージをPCから制御して上記表面変位量を自動取得するソフトウエア開発が必要となるが、予算の関係上本科研費では実施できなかった。
平行して理論計算も行い、計算値と上記実験値の比較から定量評価に関わる諸問題の明確化を行った。具体的には検出光チョッピング周波数や照射レーザー波長、照射レーザー強度とビート信号出力電位差の相関関係の明確化である。Python言語によって表面変位量の時間変化および周波数変化を計算し、実験結果と比較検討を行ったところ、SiやGaAsといったバルク半導体材料では得られた結果を計算によって再現することが出来た。一方ナノサイズオーダーの材料については、熱的物性値、特に熱伝導率が文献値と大きく異なる数値を用いないと実験結果を再現出来なかった。本研究課題の成果を受けて、今後はナノサイズオーダーでの得意な熱伝搬特性が存在するのかどうかを実験と計算(Comsolソフトウエアを導入予定)で明らかにする。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Reduction of non-radiative recombination by inserting a GaAs strain-relaxation interlayer in InGaAs/GaAsP superlattice solar cells investigated by photo-thermal spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      A. Watanabe, T. Ikari, R. Furukawa, M. Sugiyama, and A. Fukuyama
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 128 ページ: 195702-1-10

    • DOI

      10.1063/5.0031364

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decreasing of the thermal conductivity of Si nanopillar/SiGe composite films investigated by using a piezoelectric photothermal spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, T. Aki, D. Ohori, S. Samukawa, T. Ikari, A. Fukuyama
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: SKKA08-1-5

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab82a6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical study on the photothermal signal of the multilayer structure and application to the Si-nanopillar/SiGe composite films2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Arata, T. Harada, D. Ohori, S. Samukawa, T. Ikari, A. Fukuyama
    • 雑誌名

      Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics

      巻: 41 ページ: 3J5-2-1-2

  • [雑誌論文] Estimating Thermal and Optical Properties of Si-Nanopillar/SiGe Composite Film by a Piezoelectric Photothermal Measurements2020

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, Y. Arata, D. Ohori, S. Samukawa, T. Ikari, A. Fukuyama
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17th Int. Conf. on Flow Dynamics

      巻: 17 ページ: CRF-65-1-2

  • [学会発表] シリコンナノピラーの間隔変化による熱特性への影響2020

    • 著者名/発表者名
      原田知季,安良田裕基,大堀大介,寒川誠二,碇哲雄,福山敦彦
    • 学会等名
      令和2年秋季 第81回応用物理学会学術講演会
  • [学会発表] フォトルミネッセンス分光法を用いた歪緩和層挿入超格子太陽電池における正孔輸送に関する解析2020

    • 著者名/発表者名
      渡部愛理,古川諒,杉山正和,碇哲雄,福山敦彦
    • 学会等名
      令和2年秋季 第81回応用物理学会学術講演会
  • [学会発表] PPT法による歪緩和層挿入超格子太陽電池におけるキャリア輸送特性へ正孔が与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      古川諒, 渡部愛理, 杉山正和, 碇哲雄, 福山敦彦
    • 学会等名
      令和2年秋季 第81回応用物理学会学術講演会
  • [学会発表] 障壁層高さを変化させた歪緩和層挿入超格子太陽電池のキャリア輸送特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      古川諒, 渡部愛理, 杉山正和, 碇哲雄, 福山敦彦
    • 学会等名
      第17回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
  • [学会発表] Estimating Thermal and Optical Properties of Si-Nanopillar/SiGe Composite Film by a Piezoelectric Photothermal Measurements2020

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, Y. Arata, D. Ohori, S. Samukawa, T. Ikari, A. Fukuyama
    • 学会等名
      17th Int. Conference on Flow Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical study on the photothermal signal of the multilayer structure and application to the Si-nanopillar/SiGe composite films2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Arata, T. Harada, D. Ohori, S. Samukawa, T. Ikari, A. Fukuyama
    • 学会等名
      第41回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム

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公開日: 2021-12-27  

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