シリコン基板上への有機薄膜/半導体量子ドットの作製とその高効率太陽電池への応用

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20560291
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 山口 浩一 電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (40191225)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 量子ドット / 太陽電池 / 分子線エピタキシー / InAs / GaAs

研究概要

MBEによるGe(001)基板上への高密度InAs/GaAs系半導体量子ドット(QDs)の自己形成法について検討した。Sb導入したGaAsバッファ層上に7×1010cm-2の高密度InAs QDsを実現した。高密度InAs QDs太陽電池の試作を行い、InAs QD層における長波長帯域での光電流の生成を確認した。さらに、InAs QDs上に有機薄膜の堆積した構造により歪のない表面保護層の役割を確認した。以上の成果は、今後の高効率太陽電池への応用に寄与するものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Time-Resolved X-ray Diffraction Measurements of High-Density InAs Quantum-Dots on Sb/GaAs Layers and the Suppression of Coalescence by Sb-Irradiated Growth Interruption (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Kakuda, T.Kaizu, M.Takahasi, S.Fujikawa, K.Yamaguchi
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 49 ページ: 095602 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stacking Growth of In-Plane InAs Quantum-Dot Superlattices on GaAsSb /GaAs (001) for Solar Cell Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Inaji, J.Ohta, K.Yamaguchi
  • 雑誌名: 35^<th> IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) ページ: 001885-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sb-mediated growth of high-density InAs quantum dots and GaAsSb embedding growth by MBE (2008)
  • 著者名/発表者名: N.Kakuda, T.Yoshida,K.Yamaguchi
  • 雑誌名: Appl.Surf.Sci. 254 ページ: 8050-8053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uniform formation of high-density InAs quantum dots by InGaAs capping growth (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Tonomura, K.Yamaguchi
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 104 ページ: 054909-1-4
  • 査読あり
• [学会発表] MBE Growth of InAs/GaAs Quantum Dots on Ge(001) Substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Hirano, T.Seo, K.Minagawa, K.Yamaguchi
  • 学会等名: 16th International Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Beijing.
  • 年月日: 20100808-20100813
• [学会発表] (Invited) Self-Formation Control of GaAs/InAs Quantum Dots for Solar Cells with Intermediate Bands (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Yamaguchi, N.Tsukiji, S.Sekiguchi, T.Seo, J.Ohta T.Inaji
  • 学会等名: The Japan-China Workshop on Sensitized Solar Cells
  • 発表場所: Chofu.
  • 年月日: 20100225-20100226
• [学会発表] 量子ドット型太陽電池へ向けた量子ドットの面内超高密度化と長キャリア寿命化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山口浩一
  • 学会等名: 第6回量子ナノ材料セミナー
  • 発表場所: (招待講演)物質材料研究機構
  • 年月日: 2010-10-01
• [学会発表] 光デバイス応用に向けたInAs量子ドットの高密度・高均一成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山口浩一, 角田直輝, 築地伸和, 関口修司, 太田潤, 海津利行, 高橋正光
  • 学会等名: 応用物理学会結晶工学分科会第132回研究会
  • 発表場所: (招待講演)学習院大学
  • 年月日: 2010-04-23
• [学会発表] Fabrication of High-density and High-uniformity InAs Quantum Dots on GaAs(001) and Ge(001) Substrates for Solar Cell Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Kakuda, S.Sekiguchi, T.Seo, K.Yamaguchi
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Innovative Solar Cells
  • 発表場所: Tsukuba.
  • 年月日: 20091207-20091208
• [学会発表] Density Control of Self-Assembled InAs/GaAs Quantum Dots (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Yamaguchi, N.Kakuda, S.Sekiguchi, Y.Kanemaru
  • 学会等名: The 2nd International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano-2009)
  • 発表場所: (Invited) Anan.
  • 年月日: 20090810-20090814
• [学会発表] MBE Growth of InAs/GaAs Quantum Dots on Ge(001) Substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: 瀬尾崇志, 平野和浩, 山口浩一
  • 学会等名: The 2nd International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano-2009)
  • 発表場所: Anan.
  • 年月日: 20090810-20090814
• [学会発表] Ge(001)基板上へのInAs/GaAs系量子ドットのMBE成長 (2009)
  • 著者名/発表者名: 瀬尾崇志, 平野和浩, 山口浩一
  • 学会等名: 2009年(平成21年)春季第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 20090330-20090402
• [学会発表] Uniform formation of high-density InAs quanutum dots by using nanoholes (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Yamaguchi, N.Kakuda, S.Sekiguchi, K.Yamamoto, Y.Kanemaru
  • 学会等名: International Symposium on Innovative Solar Cells 2009.
  • 発表場所: Tokyo.
  • 年月日: 20090302-20090303
• [学会発表] 自己形成量子ドットの精密制御法の展開 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山口浩一
  • 学会等名: 第21回ナノフォトニックスセミナー
  • 発表場所: (招待講演)東京大学
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Sb導入InAs/GaAs系量子ドットの自己形成制御-均一性、サイズ、密度はどこまで制御できるか- (2009)
  • 著者名/発表者名: 山口浩一
  • 学会等名: 第5回量子ナノ材料セミナー
  • 発表場所: (招待講演)埼玉大学
  • 年月日: 2009-07-29
• [図書] 量子ドットエレクトロニクスの最前線 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口浩一共著
  • 総ページ数: 13-27
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] Handbook of Self-Assembled Semiconductor Nanostructures for Novel Devices in Photonics and Electronics, Chapter 8
  • 著者名/発表者名: K.Yamaguchi, S.Tsukamoto, K.Matsuda
  • 総ページ数: 22
  • 出版者: Elsevier Inc
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.crystal.ee.uec.ac.jp/
• [産業財産権] 量子半導体装置およびその製造方法 (2010)
  • 発明者名: 山口浩一
  • 権利者名: 国立大学法人電気通信大学
  • 産業財産権番号: 特許,特許第4500963号
  • 取得年月日: 2010-04-30