化学反応性制御による高光導電性積層薄膜の作製と界面の評価

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アモルファスシリコンをベースとする太陽電池は、太陽エネルギー利用方式の中で、最も現実的可能性の高い技術であると考えられる。本研究は、原料ガスおよび分解過程の化学反応制御という観点から、高品質アモルファスシリコンアロイ膜の合成と積層化の新しい手法の開発を追求した。本年度の研究成果を以下に要約する。1.量子化学計算によるパルスプラズマ・光(PPP)CVD法の速度論的考察PPP-CVD法に用いるa-Siおよびa-Siアロイ膜作製用原料物質に関するad initio分子軌道法計算データを集積し、実験が困難なガスや入手できないガスの励起方法(プラズマ・光)に対する化学反応性を予測した。この結果を使って高品質なアモルファス超格子作製のための材料選択を進め、各種ガスの最適な組合せの検討を行った。2.パルスプラズマ光(PPP)CVD法によるアモルファス超格子の作製PPP-CVD法により、原料ガスとしてSi_2H_6とCF_4を用い、a-Si:H/a-SiC:H:Fアモルファス超格子膜の作製条件を検討し、量子化学計算による原料ガスの反応性予測の妥当性を、実験的に検証した。3.アモルファス超格子界面構造の原子レベルでの解析手法の確立PPP-CVD法による積層膜の界面構造をin si tuで非破壊的に評価し、原子オーダーでの解析を可能にするため、XPS直結の装置を用いてa-Sic:H:F/a-Si:H2層膜を作製し、光電子スペクトルを測定した。バッチ法で作製した積層膜の界面が原子レベルで平担であるのに対し、PPP-CVD法による連続合成膜の界面には数原子層(約5A)の乱れがあることを明らかにした。この界面の組成遷移領域は、アモルファス膜成長の表面反応過程を反映する可能性を示した。