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2020 年度 実績報告書

窒化物半導体薄膜の両極性伝導制御と太陽電池への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19H02427
研究機関東京工業大学

研究代表者

松崎 功佑  東京工業大学, 元素戦略研究センター, 特任助教 (40571500)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード窒化物半導体 / ドーピング
研究実績の概要

薄膜太陽電池の光吸収層として用いるために元来n型伝導を示す窒化銅について、大面積形成可能な薄膜製造法の開発とp型ドーパントの探索を行った。

1.酸素分子の負電荷吸着によってキャリア極性反転や見かけ上の電子濃度変化を防ぐため、簡便に表面吸着を抑制し、正確なキャリア濃度を評価する方法を提案した。
2.MBE法による高品質なエピタキシャル薄膜で実証された高い移動度を示す窒化銅について、大面積に形成可能なスパッタ法とポストアニールを組み合わせて、高移動度のn型多結晶薄膜を作製し、既報の電子移動度より1桁高い値が得られた。
3.製造工程の観点からp型ドーパントとして知られたフッ素がガラス基板と容易に反応し制御できないため、等電荷ドーパントを使ったp型ドーパントを考案し、正孔濃度の制御が可能になった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

1.緻密な表面パッシベーション膜を窒化銅半導体薄膜上に形成し、より簡便に大気暴露下でも吸着分子の影響を抑制し半導体物性の評価が可能になった。
2.スパッタ法とポストアニールを組み合わせて、光吸収層として必要なp型Cu3N多結晶薄膜の作製とキャリア濃度制御が可能となった。

今後の研究の推進方策

本年度では多結晶薄膜の基礎的な物性制御に重点が置かれたため、今後はpn接合素子作製に注力する。
1.開発したp型ドーピングのメカニズムの解明
2.pnヘテロ接合素子の試作と太陽電池の動作実証

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件)

  • [雑誌論文] Hydrogen-Defect Termination in SnO for p-Channel TFTs2020

    • 著者名/発表者名
      Lee Alex W.、Le Dong、Matsuzaki Kosuke、Nomura Kenji
    • 雑誌名

      ACS Applied Electronic Materials

      巻: 2 ページ: 1162~1168

    • DOI

      10.1021/acsaelm.0c00149

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resistive switching memory effects in p-type hydrogen-treated CuO nanowire2020

    • 著者名/発表者名
      Huang Chi-Hsin、Tang Yalun、Matsuzaki Kosuke、Nomura Kenji
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 117 ページ: 043502~043502

    • DOI

      10.1063/5.0010839

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Back-Channel Defect Termination by Sulfur for p-Channel Cu2O Thin-Film Transistors2020

    • 著者名/発表者名
      Chang Hsuan、Huang Chi-Hsin、Matsuzaki Kosuke、Nomura Kenji
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 12 ページ: 51581~51588

    • DOI

      10.1021/acsami.0c11534

    • 査読あり

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公開日: 2021-12-27  

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