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アモルファスシリコン（a-Si）は、これまで、蒸着やシランを用いた気相成長によって作製されてきたが、液体から直接バルク状のa-Siを作ることは不可能であった。近年、過冷却状態に着目した理論提案がなされ、液体Siを300K以上過冷させた状態をクエンチすることにより、バルクa-Siが得られる可能性が報告された。本研究課題の目的は、過冷却液体Siを急冷凍結しバルクa-Siを作製することである。
しかし、実際問題として、液体Siの温度を融点（1683K）より300K以上下げる事は大変難しく、そのためには、液体Siを無容器状態で、かつ液体への外部擾乱が少ない状態に保持しながら温度を下げて行く必要がある。本研究課題では、液体Siを保持する方法として、静電浮遊法に着目した。静電浮遊法は、静電気を使って試料を浮遊させるので、試料への擾乱を最小限に抑えることができる。さらに、試料容器が不要なので、容器に起因する結晶核が発生せず、深い過冷却状態を実現する最良の環境を提供する。
本研究課題において、液体Siの過冷却状態をクエンチするために、静電浮遊法を用いた急冷装置を作製し、過冷却液体Siの急冷実験を行った。透過型電子顕微鏡を用いて急冷試料の観察を行った結果、a-Siの生成が確認された。これまでは、液体急冷法を用いてa-Siを作製することは困難であると考えられてきたが、液体Siの過冷却状態を用いれば、液体急冷法を用いたバルクa-Si作製が可能なことが示された。
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