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ナノワイヤ太陽電池技術をSi基板から脱却させ、ガラス基板やプラスチック基板など「基板を選ばない」技術へと昇華することを目的に、絶縁基板上における高品質なテンプレート層の実現と、プラスチック基板対応の低温ナノワイヤ成長法の確立という二つのフェーズで研究を推進した。
2年目となる今年度は、主に2フェーズ目であるナノワイヤの低温成長法の研究を行った。元来ナノワイヤの成長には、触媒として金が用いられてきた。我々はこの金に、低融点材料であるスズを添加することで、ナノワイヤ成長温度の低温化に成功した。1年目に実現したテンプレート層と重畳することで、フレキシブル基板上でのナノワイヤ成長が可能な基盤技術が確立したといえる。
また、この研究の副産物として、ナノワイヤ成長中にナノワイヤ中へのスズの取り込み現象が発生することを発見した。この発見を元に成長条件を変更することで、次世代半導体材料であるゲルマニウム・スズのナノワイヤをSi基板上に成長することに成功した。
様々な成長条件(成長温度・材料ガスの圧力等)で実験を行うことで、ナノワイヤ中へのスズの取り込み現象が系統的に理解され、元来難しいとされていた高スズ濃度を有するゲルマニウム・スズ・ナノワイヤを実現するに至っている。
このように、本来の目的であったフレキシブル基板対応のナノワイヤ成長技術に加え、新材料ナノワイヤの成長法へと研究が派生した意義は大きい。これらの成果はヨーロッパ材料化学会で発表したとともに、現在アメリカ化学会の論文誌への投稿へ向け、論文執筆中である。
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