| 研究概要 |
本年度は,半導体ナノ粒子およびマトリクスとして,様々な材料の組み合わせによる薄膜作製を系統的に行った.すなわち,材料設計として,スパッタリング法における生成熱離散型複合構造材料に加え,真空蒸着法における相分離型複合構造材料を考案した.具体的には,熱平衡バルク状態においてPbSeおよびZnSeは相分離することから,両化合物の一括同時成膜においても相分離型複合構造薄膜を形成することが予想される.そこで,量子ドット増感型太陽電池用材料として,PbSe/ZnSe複合構造材料を新規に提案し,熱平衡状態に近い真空蒸着法であるホットウォールデポジション(HWD)法を用いて,ガラス基板上に当該薄膜の作製を行った.この際,抵抗加熱用蒸発源としてバルク状PbSeおよびZnSeを用いた.その結果,PbSeおよびZnSeは薄膜中において良好に相分離することが確認された.また,薄膜中のPbSe濃度の減少と共に光吸収端が高エネルギー側にシフトすることから,PbSeの量子サイズ効果の発現が示唆されると共に,当該光吸収領域において光電流が生じることを確認した.また,スパッタリング法により,半導体ナノ粒子としてGe,マトリクス用材料としでWO_3から構成される複合構造材料の作製を行った.成膜時にはアモルファス構造を形成し,約723Kにおける熱処理によりマトリクスは結晶化する.成膜時の酸素分圧の増加と共にマトリクスはWO_2とWO_3の混合相からWO_3単相化する.さらに,量子ドット増感型太陽電池用の電極材料としてスパッタリング法による鉄酸化物薄膜の作製を行い,可視光領域において光吸収端を有するヘマタイト(α-Fe_2O_3)などの各酸化物相がGe微量添加により単相化することを明らかにした.
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