極薄フラックスを利用したカルコパイライト型リン化物薄膜のＭＢＥ成長

使用超薄助熔剂MBE生长黄铜矿型磷化物薄膜

• 批准号: 21J12760
• 负责人: 桑野 太郎
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12760/
• 关键词: 化合物半導体; 太陽電池; 分子線エピタキシー; ラマン分光

本課題で対象にしたカルコパイライト型無機リン化物半導体ZnSnP2のバンドギャップは、カチオン副格子上のZn/Snアンチサイト欠陥濃度の低下によって、計算では0.7から1.7 eV, 実験的には1.2から1.6 eVまで変化することが報告されている。従って、薄膜太陽電池への応用に向けては、この欠陥の濃度制御が可能な成膜方法が必要である。溶液成長法でバルク結晶を育成する際には、冷却速度によってZn/Snアンチサイト欠陥濃度が制御される。これを分子線エピタキシー（MBE）に応用し、極薄のSn液相からZnSnP2薄膜を析出させられないかと考えたのが、本課題の端緒である。本年度にはMBEにおける成膜温度の影響を調査した。その結果、成膜温度231～317℃の範囲において、Zn/Sn組成比が化学両論比と異なり、Zn/Snアンチサイト欠陥濃度が著しく高いZnSnP2が得られることが分かった。本研究ではまた、粉末試料についてZn/Sn欠陥濃度とラマンスペクトルの相関を調査した。その結果、この欠陥が減少することで、ZnSnP2の特定の振動モードによるラマン散乱の強度が顕著に増大することが分かった。このとき、Zn/Snアンチサイト欠陥濃度、すなわち長範囲規則度とラマン散乱強度との相関が、リンの平均原子位置を媒介として説明されることも明らかとなった。Zn/Snアンチサイト欠陥濃度は従来、X線回折によって評価されてきたが、本研究からラマン分光法による評価も可能であることが提示された。

This paper reports on the decrease of Zn/Sn impurity concentration in the sublattice of ZnSnP2 semiconductor, which is a typical inorganic compound semiconductor. The calculation results show that Zn/Sn impurity concentration decreases from 0.7 eV to 1.7 eV, and Zn/Sn impurity concentration decreases from 1.2 eV to 1.6 eV. The application direction of thin film solar cells is different, and the concentration control of thin film solar cells is necessary. Solution Growth Method: When growing crystals, cooling rate, Zn/Sn ratio and concentration control The molecular line (MBE) is used for the deposition of ZnSnP2 thin films in extremely thin Sn solutions. This year, the influence of MBE on film formation temperature was investigated. As a result, the film formation temperature is 231~317℃, the Zn/Sn composition ratio is different from the chemical ratio, and the Zn/Sn concentration is higher than the ZnSnP2 concentration. In this study, we investigated the correlation between Zn/Sn concentration in powder samples and Zn/Sn concentration. As a result, the intensity of the vibration of ZnSnP2 is increased. The average atomic position of Zn/Sn particles is determined by the average atomic position. The concentration of Zn/Sn in the sample was determined by X-ray diffraction. The results showed that the concentration of Zn/Sn in the sample was higher than that in the sample.

项目成果

ZnSnP2バルク結晶のPL,TRPL評価

ZnSnP2 块状晶体的 PL 和 TRPL 评估

• 发表时间: 2021
• 作者: Mizuno Yuki;Masuoka Hiroaki;Kibe Mihoko;Kosaka Satoko;Natsuhara Kazumi;Hirayama Kazuhiro;Inthavong Nouhak;Kounnavong Sengchanh;Tomita Shinsuke;Umezaki Masahiro;住吉 壱心,桑野 太郎，野瀬 嘉太郎
• 通讯作者: 住吉 壱心,桑野 太郎，野瀬 嘉太郎

Deep level transient spectroscopy and photoluminescence studies of hole and electron traps in ZnSnP₂ bulk crystals

ZnSnP₂块状晶体中空穴和电子陷阱的深能级瞬态光谱和光致发光研究

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac468a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Kuwano Taro;Katsube Ryoji;Johnston Steve;Tamboli Adele C.;Nose Yoshitaro
• 通讯作者: Nose Yoshitaro

ZnSnP2のMBE成長における基板温度の影響

基底温度对 ZnSnP2 MBE 生长的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 桑野太郎;野瀬嘉太郎
• 通讯作者: 野瀬嘉太郎

Impact of substrate temperature on bandgap in ZnSnP2 thin films by MBE

MBE 衬底温度对 ZnSnP2 薄膜带隙的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Taro Kuwano;Yoshitaro Nose
• 通讯作者: Yoshitaro Nose

ZnSnP2バルク結晶成長における欠陥形成挙動

ZnSnP2 块状晶体生长中的缺陷形成行为

• 发表时间: 2022
• 作者: 住吉 壱心;桑野 太郎;野瀬 嘉太郎
• 通讯作者: 野瀬 嘉太郎