IV族クラスレートの内包Naの制御および電子、光物性評価

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K03820
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 大橋 史隆 岐阜大学, 工学部, 准教授 (20613087)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 半導体 / クラスレート / 薄膜

研究成果の概要

本研究では、IV族系クラスレート膜のNa内包量および分布の制御として膜への電解印加を試みた。膜全体においては、Na内包量の減少を確認したが、局所的なNa内包量の低減についての確認には至らなかった。電極形成については、電極材料としてAgを用いた場合に、比較的安定したオーミック特性を得た。また、Alを電極材料とした場合においては、数桁以上の抵抗値の増加を確認しており、膜表面においてNaとAlの絶縁性化合物の形成を示唆している。電気伝導特性については、長時間の真空熱処理によりNa内包量を低減した試料において、光照射による電流増加を確認した。また、光吸収スペクトルによる基礎吸収端の評価を行った。

自由記述の分野

半導体

研究成果の学術的意義や社会的意義

SiまたはGeがフレームワークを構成するII型クラスレートは、計算結果から直接遷移型半導体であり、その合金化によりバンドギャップを1.2 eVから1.8 eVの間で制御できるとされている。これらの特性により毒性の低いIV元素による、高効率太陽電池や発光素子への応用を期待できる。しかしながら、薄膜化が困難であり、半導体の詳細な物性評価およびデバイス化には至っていない。また、合成時に結晶構造中に内包されるアルカリ金属の除去技術の確立が必要不可欠である。本研究では、クラスレートの物性評価およびデバイス化を目的として、内包Naの除去技術、電極材料の選定、適切な電極材料による半導体物性評価を行った。