研究課題
基盤研究(C)
本研究は、省資源・省エネルギー・環境低負荷等を視野に入れた環境低負荷系半導体である高効率太陽電池・熱電変換材料シリコン・ゲルマニウム(Si_<0.5>Ge_<0.5>)を対象としている。本研究の目的は以下に示すものである。(1). Si_<0.5>Ge_<0.5>のハンドリングおよびデバイス製作に最適な結晶育成法として、独自技術である形状制御結晶育成技術による低コスト量産化を見据えた結晶育成法の確立(2). Si_<0.5>Ge_<0.5>基板(ウエハ)の均質・高品質化に取り組み、高効率太陽電池用途と排熱発電素子用途にかかる応用物性を明らかにする。これらを基盤内容とする。本研究では、るつぼ材との固着を抑制する環境下で、整形結晶化法によるSi_xGe_<1-x>バルク混晶の組成制御と、整形結晶化法を利用しつつ、より精密かつ均質に組成を制御するSi_xGe_<1-x>合成法としてWafer Proximity法について材料合成プロセスの最適条件探索を行った。その結果、(1). Wafer-proximity法を用いる事で、Si_xGe_<1-x>層厚をコントロールし、任意の組成を±0.3%という高い均一性をもったSi_xGe_<1-x>を再現性よく作製する事が可能となった。(2). 育成されたバルク基板の結晶構造評価、組成評価、熱電気的物性評価を行った結果、従来はバルクの結晶育成では難しいとされていたSi組成の均質な試料作製において、30±0.5%、40±0.5%、50±0.5%の均質試料を再現よく作製できる合成プロセスが開発できた。(3). Wafer-proximity法により合成したSi_xGe_<1-x>層に入ってしまっていた格子状のクラックも、上部Si-waferを完全に溶け込ませる事と、降温速度を速くする事により上部側でクラックを低減させる事が可能となった。これら試料で作製した太陽電池の最大変換効率として3.5%を得た。
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すべて 雑誌論文 (6件)
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Materials and Technologies for Direct Thermal-to-Electric Energy Conversion (Mater. Res. Soc. Proc. Vol. 886)
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ページ: U6. 4. 1- U6. 4. 6.
Materials and Technologies for Direct Thermal-to-Electric Energy Conversion (Mater. Res. Soc. Proc. Vol. 886), ed. by J. Yang, T. P. Hogan, R. Funahashi, G. S. Nolas, (Mater. Res. Soc, 2006)
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