2017 Fiscal Year Annual Research Report
Opt-electrical properties of nanodiamond films and their application to photovoltaics
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15H04127
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
吉武 剛 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (40284541)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
出口 博之 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (30192206)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノダイヤモンド / 超ナノ微結晶ダイヤモンド / UNCD / 光電変換 / ナノカーボン / 同軸型アークプラズマガン / アモルファスカーボン / 物理気相成長法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
UNCD/a-C:H膜を用いた金属-半導体-金属（MSM）構造，Siとのヘテロpn接合およびホモpn接合の作製，受光デバイスの試作とそれらの光電変換特性の評価，さらには，少数キャリア寿命測定と放射光を用いた光電子分光法による金属コンタクトにおける界面状態の詳細な解析により，以下の示す光電変換素子の創製に向けた多くの知見を得た：i) ホウ素ドープUNCD/a-C:H膜の光導電特性をMSM構造により調査した．銅電極によるコンタクトが最も高い接触抵抗を示し，暗電流の抑制により，光導電型で受光特性の評価が可能であることを実証した．電流スペクトルが紫外光と可視光の波長領域で明確な光応答を示し，それぞれがUNCD結晶粒と結晶粒界に起因する可能性が高い; ii)p型UNCD/a-C:H 膜とn型Si基板により構成されたヘテロpn接合ダイオードを，深紫外線フォトダイオードとして評価した．低温下で受光能に大幅な改善がみられなかった．その一因として，伝導帯におけるバンドオフセットに起因するヘテロ接合界面に現れるスパイクが，低温環境下においては顕在化し，UNCD/a-C:H層からSi層へのフォトキャリアの輸送を妨げていると考察している；iii)マイクロ波光導電減衰法により少数キャリア寿命を調べ，水素化により少数キャリア寿命が明確に増加することを明らかにした．トラップセンターとして作用する未結合手が原子状水素によって終端された可能性が高い；iv)p型UNCD/a-C:H膜と金属コンタクト間におけるショットキー障壁高さを，シンクロトロン光を用いた紫外光電子分光法とX線光電子分光法により見積っている．仕事関数の値を考慮して電極金属を選定することで，ショットキーとオーミックコンタクトの形成が自在に作製可能である．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(19 results)
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[Presentation] Estimation of Interface State Density in B-doped p-Type UNCD/a-C:H/n-Type Si Heterojunctions Formed by Pulsed Laser Deposition2017
Author(s)
N. Promros, R. Chaleawpong, P. Sittimart, T. Hanada, S. Ohmagari, and T. Yoshitake
Organizer
The 2nd Asian Applied Physics Conference (Asian-APC), December 1-2, 2017, Miyazaki Kanko Hotel, Miyazaki, Japan
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Effects of hydrogenation on thermal transport in ultrananocrystalline diamond/amorphous carbon composite films2017
Author(s)
Satoshi Takeichi, Takashi Nishiyama, Mitsuru Tabara, Shuichi Kawawaki, Masamichi, Kohno, Koji Takahashi, Tsuyoshi Yoshitake
Organizer
11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ’17 (ALC17), December 3-8), 2017, Aqua Kauai Beach Resort, Kauai, Hawaii, USA
Int'l Joint Research
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[Presentation] Minority Carrier Lifetimes in Nitrogen-doped Ultrananocrystalline Diamond/Hydrogenated Amorphous Carbon Composite Films2017
Author(s)
Naofumi Nishikawa, Satoshi Takeichi, Takanori Hanada, Shuya Tategami, Atsuhiko Fukuyama, Tsuyoshi Yoshitake
Organizer
Cross Straits Symposium on Energy and Environmental Science and Technology, November 29-December 1, 2017, Chikushi Campus, Kyushu University, Japan
Int'l Joint Research
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[Presentation] Minority-carrier lifetimes in ultrananocrystalline diamond/amorphous carbon composite films prepared by coaxial arc plasma deposition2017
Author(s)
N. Nishikawa, S. Takeichi, T. Hanada, H. Gima, S. Tategami, A. Iwamoto, H. Takeda, A. Fukuyama, and T. Yoshitake
Organizer
The 15th International Conference on Advance Materials, August 27-September 1, 2017, Yoshida Campus, Kyoto University, Japan
Int'l Joint Research
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