CdS薄膜緑色発光ダイオードの研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650332
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 柏葉 安兵衛 岩手大学, 工学部, 助教授 (30003867)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 馬場 守 岩手大学, 工学部, 教授 (20111239)
• Keywords: CdS / p型CdS / pn接合ダイオード / 発光ダイオード / 太陽電池

Research Abstract

本研究は、エネルギーバンドギャップが2.4eVで直接遷移型のバンド構造を持つ硫化カドミウム(CdS)薄膜を用いた、緑色発光ダイオードの作成を目的としている。
12年度では、Cuをドーピングしたp形CdS膜におけるCuの役割をX線光電子分光法(XPS)を用いて調べ、CuはCdS中でCdと置換し、アクセプタとして振る舞っていることを明らかにした。内容は、Applied Surface Science, Vol. 175-176(2001)に掲載された。一方、CdS pnホモ接合ダイオードを作成し、液体窒素中で順方向パルス電流による青緑色、緑色、赤色発光を観察した。
13年度には、発光色をさらに詳細に観察し、スペクトルの測定を試みた。装置の関係でスペクトルの測定が出来ない素子もあるが、発光色はCuの濃度及び順方向電流密度に依存し、電流制御によって青緑色から赤の範囲で変わることがわかった。これらの結果の一部は、10^<th> Intenational Cohference on II-VI Compounds(Bremen, 2001, 9)で発表し、内容は、physica status solidi (b),Vol. 229(2002)に掲載された。さらに、He-Cdレーザを用いてCdS及びCdS(Cu)膜のホトルミネッセンスを測定した結果、Cuのドーピングは、価電子帯の上およそ1eVの深い順位から浅い順位まで広く分布したアクセプタ順位を形成することが明らかになりつつある。従って、このダイオードの発光は、CdSのバンド間あるいはバンド端付近の遷移と、Cuの導入によって生じた広い順位を介しての遷移による発光の組み合わせによって生じていると考えている。これらの成果は、今後更に詳細に検討し、順次報告の予定である。また、このダイオードは良好な太陽電池特性を示し、変換効率は8.5%以上になった。これについてはPVSEC-12(Jeju, 2001, 6)で発表した。Solar Energy Materials ＆ Solar Cells, (2002)に掲載される予定である。

Research Products

• [Publications] Takashi Abe: "XPs analysis of p-type Cu-doped CdS thin films"Applied Surface Science. Vol.175-176. 549-554 (2001)
• [Publications] Takashi Abe: "Light Emission of a CdS(Cu)/CdS Thin-Film Diode"physica status solidi(b). Vol.229 No.2. 1015-1018 (2002)
• [Publications] Yasube Kashiwaba: "Improvement in the Efficiency of Cu-Doped CdS/non-Doped CdS Photovoltaic Cells Fabricated by an All-Vacuum Process"Solar Energy Materials & Solar Cells. (accepted for publication). (2002)
• [Publications] Yasube Kashiwaba: "X-Ray Diffraction Studies of p-CdS : Cu Thin Films"Thin Solid Films. (accepted for publication). (2002)