ナノプローブを用いた高精度電位測定とナノ構造中電子状態の解明に関する研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18360019
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 琢二 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (20222086)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: ナノプローブ / ケルビンプローブフォース顕微鏡 / 高精度電位測定 / ナノ構造中電子状態 / 量子準位 / 電荷蓄積効果 / 光起電力 / 少数キャリア特性

研究概要

本研究では、ナノプローブの一種であるケルビン・プローブ・フォース顕微鏡(KFM)において、その動作モードに独自の改良を加え、電位測定における精度・空間分解能・信頼性の向上を図った。また、同手法を利用して、自己形成InAs量子ドット周囲の電位分布などの計測を行い、量子ドットへの電荷蓄積効果などについての議論を行った。さらに、光照射下でのKFM測定によって多結晶Si太陽電池材料の光起電力特性などの観測を行い、結晶粒界近傍での少数キャリア特性の劣化現象などを観測した。

研究成果

• [雑誌論文] Study of minority carrier diffusion length in multicrystalline silicon solar cells using photoassisted Kelvin probe force microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Takahashi, T. Ujihara
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 95 ページ: 191908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of KFM Performance by Intermittent Bias Application Method and by Sampling Detection of Cantilever Deflection (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, T. Matsumoto, S. Ono
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 109 ページ: 963-967
  • 査読あり
• [雑誌論文] Minority Carrier Lifetime in Polycrystalline Silicon Solar Cells Studied by Photoassisted Kelvin Probe Force Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Takahashi, T. Ujihara
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 93 ページ: 021902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photovoltage Mapping on Polycrystalline Silicon Solar Cells by Kelvin Probe Force Microscopy with Piezoresistive Cantilever (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Igarashi, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 46 ページ: 5548-5551
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning Probe Methods for Characterization of Electrical Properties in Nano-materials (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi
  • 雑誌名: Proceedings on 6th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology 163
  • 査読あり
• [学会発表] GaAs上自己形成InAs量子ドットにおける静電気力スペクトルの観測-II- (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田俊介, 高橋琢二
  • 学会等名: 第57回春季応用物理学会
  • 発表場所: 20a-TR-4, 平塚
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] Electrostatic Force Spectra on InAs Quantum Dots on GaAs Obtained by Noncontact AFM with a Conductive Tip (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Yamada, T. Takahashi
  • 学会等名: 17th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM17), S4-43, Atagawa
  • 発表場所: Japan
  • 年月日: 2009-10-10
• [学会発表] GaAs上自己形成InAs量子ドットにおける静電気カスペクトルの観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山田俊介, 高橋琢二
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 9p-L-13, 富山
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] 光KFMによる多結晶シリコン太陽電池の局所的物性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋琢二, 瀧原昌輝
  • 学会等名: 第56回春季応用物理学会
  • 発表場所: 31p-TG-6, 筑波大学, つくば
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] Photoassisted Kelvin Probe Force Microscopy for Measuring Minority Carrier Lifetime in Solar Cell Materials (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Takahashi
  • 学会等名: 16th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM16), S4-26, Atagawa
  • 発表場所: Japan
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] Multiple Characterization of Minority Carriers in Polycrystalline Silicon Solar Cells by Photoassisted Kelvin Probe Force Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: 16th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM16), S4-25, Atagawa
  • 発表場所: Japan
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] 光KFMによる少数キャリアライフタイム測定の妥当性の検証 (2008)
  • 著者名/発表者名: 瀧原昌輝, 高橋琢二
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 3a-S-6, 名古屋
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] Photo-assisted Kelvin Probe Force Microscopy for Investigating Minority Carrier Dynamics in Polycrystalline Silicon Solar Cells (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience+Technology (ICN+T2008)
  • 発表場所: SP-TuM11, Keystone, USA
  • 年月日: 2008-07-22
• [学会発表] Intermittent Bias Application Method for High Performance KFM (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, T. Matsumoto, S. Ono
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience+Technology (ICN+T 2008)
  • 発表場所: SP-TuM12, Keystone, USA
  • 年月日: 2008-07-22
• [学会発表] Improvement of KFM Performance by Intermittent Bias Application Method and by Sampling Detection of Cantilever Deflection (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, T. Matsumoto, S. Ono
  • 学会等名: International Scanning Probe Microscopy Conference (Seattle 08), P-18
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2008-06-23
• [学会発表] Minority Carrier Dynamics in Polycrystalline Silicon Solar Cell Investigated by Photo-assisted Kelvin Probe Force Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, M. Takihara, T. Ujihara
  • 学会等名: International Scanning Probe Microscopy Conference (Seattle 08), O-7
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2008-06-22
• [学会発表] Minority Carrier Dynamics in Polycrystalline Silicon Solar Cells Studied by Photo-assisted Kelvin Probe Force Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: 33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC 33), #339
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2008-05-14
• [学会発表] 光KFMによる多結晶Si太陽電池の少数キャリアライフタイム測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 瀧原昌輝, 宇治原徹, 高橋琢二
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 30a-ZC-2, 千葉
  • 年月日: 2008-03-30
• [学会発表] 光KFMによる多結晶Si太陽電池の少数キャリア拡散長及び移動度測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 瀧原昌輝, 宇治原徹, 高橋琢二
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 30a-ZC-3, 千葉
  • 年月日: 2008-03-30
• [学会発表] 間欠バイアスKFMを利用した静電引力の距離依存性に関する検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松本忠久, 小野志亜之, 高橋琢二
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 29a-Q-12, 千葉
  • 年月日: 2008-03-29
• [学会発表] Minority Carrier Dynamics in Polycrystalline Silicon Solar Cells Studied by Photo-assisted Kelvin Probe Force Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: 15th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM15)
  • 発表場所: S10-5, Atagawa, Japan
  • 年月日: 2007-12-08
• [学会発表] Influence of a Long-range Feature of an Electrostatic Force and Effectiveness of Intermittent Bias Application Method in Kelvin Probe Force Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto, S. Ono, T. Takahashi
  • 学会等名: 15th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM15)
  • 発表場所: S4-79, Atagawa, Japan
  • 年月日: 2007-12-06
• [学会発表] Minority Carrier Dynamics in Polycristalline Silicon Solar Cells Studied by Photo-assisted Kelvin Probe Force Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: 17th International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-17)
  • 発表場所: 4P-P2-53, Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2007-12-04
• [学会発表] Photovoltage Mapping on Polycrystalline Silicon Solar Cells by Kelvin Probe Force Micorscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Igarashi, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference (22nd EU-PVSEC)
  • 発表場所: 1CV.2.12, Milano, Italy
  • 年月日: 2007-09-05
• [学会発表] Photovoltage Mapping on Polycrystalline Silicon Solar Cells Studied by Kelvin Probe Force Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, M. Takihara, T. Igarashi, T. Ujihara
  • 学会等名: International Scanning Probe Microscopy Conference (Jeju 2007 ISPM)
  • 発表場所: OP3, Jeju, Korea
  • 年月日: 2007-07-11
• [学会発表] Photovoltage Mapping on Polycrystalline Silicon Solar Cells by Kelvin Probe Force Micooscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Igarashi, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: 17th International Vacuum Congress (IVC-17)/13th International Conference on Surface Science (ICSS-13)/International Conference on Nano Science and Technology (ICN+T 2007), NSP1-84
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2007-07-02
• [学会発表] Minority Carrier Diffusion Length Measurements on Polycrystalline Silicon Solar Cells by Kelvin Probe Force Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: 17th International Vacuum Congress (IVC-17)/13th International Conference on Surface Science (ICSS-13)/International Conference on Nano Science and Technology (ICN+T 2007)
  • 発表場所: NSP1-86, Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2007-07-02
• [学会発表] Electrostatic Force Spectroscopy on Self-assembled InAs Quantum Dots (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi
  • 学会等名: International Scanning Probe Microscopy Conference (Jeju 2007 ISPM)
  • 発表場所: PII-4-06, Jeju, Korea
  • 年月日: 2007-06-12
• [学会発表] Minority Carrier Diffusion Length in Polycrystalline Silicon Solar Cell Materials Evaluated through Surface Photovoltage Measurements by Kelvin Probe Force Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, M. Takihara, T. Ujihara
  • 学会等名: International Scanning Probe Microscopy Conference (Jeju 2007 ISPM)
  • 発表場所: PI-1-07, Jeju, Korea
  • 年月日: 2007-06-11
• [学会発表] ケルビンプローブフォース顕微鏡による多結晶シリコン太陽電池の局所的光起電力評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 瀧原昌輝, 五十嵐考俊, 宇治原徹, 高橋琢二
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 27a-ZK-8, 神奈川
  • 年月日: 2007-03-27
• [学会発表] ケルビンプローブフォース顕微鏡による多結晶シリコン太陽電池の少数キャリア拡散長測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 瀧原昌輝, 宇治原徹, 高橋琢二
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 27a-ZK-9, 神奈川
  • 年月日: 2007-03-27
• [学会発表] Photovoltage Mapping on Polycrystalline Silicon Solar Cells by KFM with Piezo-resistive Cantilever (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Igarashi, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: 14th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM14)
  • 発表場所: S10-3, Atagawa
  • 年月日: 2006-12-09
• [学会発表] Local Measurements of Minority Carrier Diffusion Length in Polycrystalline Silicon Solar Cells by Kelvin Probe Force Microscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: 14th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM14)
  • 発表場所: S4-35, Atagawa
  • 年月日: 2006-12-07
• [学会発表] Local Characterization of Photovoltage on Polycrystalline Silicon Solar Cells by KFM with Piezo-resistive Cantilever (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Takihara, T. Igarashi, T. Ujihara, T. Takahashi
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2006)
  • 発表場所: P-9-9, Yokohama
  • 年月日: 2006-09-14
• [学会発表] 自己検知型カンチレバーを用いたKFMによる多結品シリコン太陽電池の局所的光起電力評価 (2006)
  • 著者名/発表者名: 瀧原昌輝, 五十嵐考俊, 宇治原徹, 高橋琢二
  • 学会等名: 第67回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 30a-Y9, 草津
  • 年月日: 2006-08-30
• [学会発表] Local Photovoltage Measurements on Polycrystalline Silicon Solar Cells by KFM with Piezo-resistive Cantilever (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, M. Takihara, T. Igarashi, T. Ujihara
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience and Technology (ICN&T 2006)
  • 発表場所: P634, Basel, Switzerland
  • 年月日: 2006-07-31
• [備考]
  • URL: http://www.spm.iis.u-tokyo.ac.jp/index-j.html