Mechanistic Understanding and Process Development of Electrodeposition of Doped-Si Thin Film

掺杂硅薄膜电沉积的机理理解和工艺开发

• 批准号: 21K04668
• 负责人: 國本 雅宏
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04668/
• 关键词: Si電析プロセス; 理論化学計算; 表面増強ラマン; 異種元素ドーピング; 表面増強ラマン散乱

本研究では、エネルギー負荷の低い新規な太陽光発電デバイス用シリコン（Si）薄膜形成手法の提案を視野に、基礎的な反応機構解析の知見に基づくプロセス設計を通じてSi電解析出（電析）法を確立することを目指している。特にSi媒体を太陽光発電デバイスとして適用するためp-n接合界面の形成が重要であるとし、そのための手法開発が主な目標である。さらにそれにあたって必要となる電析反応機構の解明にも力点を置き、計算化学手法や分光計測に着目して当該系に適用可能な独自の解析系の構築とその応用による反応解析を進めている。従来までの研究では、電析によって得られるSi薄膜の高純度化とそれにあたり重要となる不純物混入機構の解明、そして、それらも踏まえたドーパント共析の手法開発が課題となっていた。検討開始初年度である２１年度の検討においては、電析Si薄膜の更なる高純度化、ドーパント共析、及びそれらメカニズムの基礎解析など一連の検討に着手でき、電析後の後処理工程の最適化が高純度化に対し有効である点が確認された他、ドーパント共析プロセスを試験的に構築しp-n接合界面が試作できていた。これを踏まえて２２年度は、薄膜高純度化とp-n接合界面形成手法開発の更なる検討を推進した。薄膜高純度化においては、２１年度に引き続き電析後の後処理の最適化に加え、電解液中におけるSi薄膜の前駆体であるSiCl4の濃度を高めることが可能な高圧環境電解系を利用することによる高純度化も検討した。その結果、後処理工程として熱処理が有効であること、及び、２気圧の高圧環境下での電析により薄膜純度を高められる可能性があることが見出された。p-n接合界面形成においては特に、p型Si薄膜の形成が課題となったが、条件最適化の結果、種々のパラメータの中でも特に電位の制御が重要であることを見出し、p-n接合界面形成の高精度制御の方針が得られた。

This study で は, エ ネ ル ギ ー low load の い new rules な sunlight 発 electric デ バ イ ス with シ リ コ ン (Si) thin film forming technique proposed の を vision に, basic な parsing 応 authorities の knowledge に base づ く プ ロ セ ス を pass じ て Si electrolytic precipitation method (electrode) を establish す る こ と を refers し て い る. Special に Si media を sunlight 発 electric デ バ イ ス と し て applicable す る た め p-n junction interface の が important で あ る と し, そ の た め の technique open 発 が main な target で あ る. さ ら に そ れ に あ た っ て necessary と な る electrode の 応 authorities interpret に も lidian を buy き, computational chemistry methods や に spectrometer test the mesh し て when department に used may な の alone resolution is の construction と そ の 応 with に よ る anti 応 parsing を into め て い る. 従 to ま で の research で は, electrode に よ っ て have ら れ る Si thin film の high purity と そ れ に あ た り important と な る impurity content into institutions の uttered, そ し て, そ れ ら も tread ま え た ド ー パ ン ト eutectoid の technique open 発 が subject と な っ て い た. 検 please start at the beginning of the annual で あ る 21st annual の beg に 検 お い て は, film electrode Si の more な る high purity, ド ー パ ン ト eutectoid and び そ れ ら メ カ ニ ズ ム の based parsing な ど for の に 検 please start で き の, electrode 処 の after engineering optimization が high purity に し polices have sharper で あ る point が confirm さ れ た him, ド ー パ ン ト eutectoid プ ロ セ ス Youdaoplaceholder0 experiment に Construction of <s:1> p-n junction interface が experiment で て て た た In 2022, the development of <s:1> and the formation techniques for high-purity とp-n bonding interfaces of thin films will further なる検 discuss を and advance た た. Film high purity に お い て は, the 21st annual に き 続 き electrode after の 処 Richard の optimization に added え, electrolyte に お け る 駆 body before Si thin film の で あ る SiCl4 の high concentration を め る こ と が may electrolysis system を な high 圧 environment using す る こ と に よ る high purity も beg し 検 た. そ の results, 処 after engineering と し て hot 処 Richard が have sharper で あ る こ と, and び, 2 気 圧 の high 圧 environment で の electrode に よ り film high purity を め ら れ る possibility が あ る こ と が shows さ れ た. P-n junction interface formed に お い て は に, p-type Si thin film の form が subject と な っ た が, conditions optimization の results, types of 々 の パ ラ メ ー タ の in で も, に potential の suppression が important で あ る こ と を see し, p-n junction interface formed の high-precision suppression の policy が must ら れ た.

项目成果

Si Thin Film Fabrication by Pulse Electrodeposition Technique from Acetonitrile as Organic Solvent

以乙腈为有机溶剂的脉冲电沉积技术制备硅薄膜

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Hirasawa;M. Kunimoto;Y. Fukunaka;T. Homma
• 通讯作者: T. Homma

イオン液体を用いた電析Si薄膜に対する低不純物化の検討

离子液体减少电沉积硅薄膜中杂质的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 齊藤 光平，酒井 哲也，Kurniawan Winarto;久保内 昌敏;新森英之;吉原昌幸，國本雅宏，福中康博，本間敬之
• 通讯作者: 吉原昌幸，國本雅宏，福中康博，本間敬之

イオン液体を用いた電析Si薄膜形成におけるセル内加圧効果の検討

检查电池内部加压对使用离子液体形成沉积硅薄膜的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 池田昌弘;安仁屋勝;吉原昌幸，國本雅宏，福中康博，本間敬之
• 通讯作者: 吉原昌幸，國本雅宏，福中康博，本間敬之