電界ストレス局所絶縁破壊による水素化アモルファスシリコン表面光誘起欠陥の直接観察

直接观察氢化非晶硅表面因电场应力局部介电击穿而产生的光致缺陷

• 批准号: 13750032
• 负责人: 有馬 健太
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750032/
• 关键词: 走査型トンネル顕微鏡; 水素化アモルファスシリコン; 表面; 原子構造; ショットキー障壁; 光誘起欠陥; 光照射; 整流特性; 太陽電池; 表面原子構造

本研究の目的は、太陽電池用材料として幅広く応用されている水素化アモルファスシリコン(a-Si : H)に関して、a-Si : H表面上の光誘起欠陥に局所的な電界ストレスを印加して生じた絶縁破壊をSTM観察によって検出し、光誘起欠陥とその周辺の局所原子構造との関係を明らかにすることである。本研究によって得た実績を以下に示す。(1)a-Si : H表面上で金属探針を走査し、キセノンランプの出力光から分光した単色光(630nm、1.96eV)をa-Si : H表面に照射しながらSTM観察を行った。その結果、光照射時にはa-Si : H表面と探針との間に流れるトンネル電流が、片側の極性(サンプルバイアス負側)で大きく増加するという特異な現象を見出した。(2)光照射時にトンネル電流が増加するメカニズムを解明した。すなわち、探針のPt-Irとa-Si : H表面で電気伝導を担うホールに対するショットキー障壁が形成されていることを予想した。そして、単色光照射時にa-Si : H表面近傍で電子ホール対が形成され、ホールに対する逆バイアス(サンプルバイアス負)印加時に、少数キャリアとしての電子がPt-Ir探針側に流れることによってトンネル電流が増加することを明らかにした。本成果は、a-Si : H表面近傍の光誘起欠陥を検出する上で重要な情報となり得る。(3)光照射を行った状態でSTM観察を行い、a-Si : H表面において原子スケールの輝点を見出した。これにより、光誘起欠陥を原子レベルで検出できる可能性を示した.

The purpose of this study is to clarify the relationship between the photoinduced polarization and the atomic structure of a solar cell material and the photoinduced polarization on the a-Si: H surface. The results of this study are shown below. (1) When a metal probe is placed on the a-Si : H surface, the output light from the KENONLANP splits into single colored light (630nm, 1.96 eV) and irradiates the a-Si : H surface, allowing STM observation. As a result, when irradiated with light, the surface of a-Si : H and the probe flow between the two sides of the electrode current, the polarity of the plate side (negative side), the increase of the polarity of the electrode current, and the phenomenon of specificity were observed. (2)When the light is irradiated, the current increases, and the light is emitted. The Pt-Ir and a-Si : H surface of the probe are electrically conductive and the barrier is formed. When irradiated with a single color light, the electron pairs near the a-Si : H surface form, and when irradiated with a single color light, the electrons on the Pt-Ir probe side increase. The results of this study provide important information on photoinduced emission near the a-Si : H surface. (3)Light irradiation is the state of STM observation, a-Si : H surface is the state of atom detection, and bright spots are visible. The possibility of such a phenomenon is shown in the following table.

项目成果

有馬健太, 池田学, 垣内弘章, 遠藤勝義, 森田瑞穂, 森勇藏: "走査型トンネル顕微鏡による水素化アモルファスシリコン表面の構造解析"2002年度 精密工学会春季大会 講演論文集. 44 (2002)

Kenta Arima、Manabu Ikeda、Hiroaki Kakiuchi、Katsuyoshi Endo、Mizuho Morita、Yuzo Mori：“使用扫描隧道显微镜对氢化非晶硅表面进行结构分析”2002 年日本精密工程学会春季会议论文集 44 (2002)。

有馬健太, 池田学, 垣内弘章, 遠藤勝義, 森田瑞穂, 森勇藏: "走査型トンネル顕微鏡による水素化アモルファスシリコン表面の原子像観察"2002年度 精密工学会秋季大会 講演論文集. 147 (2002)

Kenta Arima、Manabu Ikeda、Hiroaki Kakiuchi、Katsuyoshi Endo、Mizuho Morita、Yuzo Mori：“使用扫描隧道显微镜观察氢化非晶硅表面的原子图像”2002 年日本精密工程学会秋季会议记录 147（2002 年）。 ）

池田学, 有馬健太, 垣内弘章, 遠藤勝義, 森田瑞穂, 森勇藏: "走査型トンネル顕微鏡による水素化アモルファスシリコン表面構造の解析"精密工学会 2002年度関西地方 定期学術講演会 講演論文集. 83-84 (2002)

Manabu Ikeda、Kenta Arima、Hiroaki Kakiuchi、Katsuyoshi Endo、Mizuho Morita、Yuzo Mori：“使用扫描隧道显微镜分析氢化非晶硅的表面结构”日本精密工程学会2002年关西地区定期学术会议论文集。 (2002)

有馬 健太, 後藤 由光, 垣内 弘章, 遠藤 勝義, 森田 瑞穂, 森 勇藏: "STMによる水素化アモルファス表面微細構造の観察"第62回応用物理学会学術講演会講演予稿集. No.2. 499-499 (2001)

Kenta Arima、Yoshimitsu Goto、Hiroaki Kakiuchi、Katsuyoshi Endo、Mizuho Morita、Yuzo Mori：“通过 STM 观察氢化非晶表面微结构”第 62 届日本应用物理学会年会论文集第 2. 499 -499 号。 2001）

有馬 健太, 後藤 由光, 垣内 弘章, 遠藤 勝義, 森田 瑞穂, 森 勇藏: "走査型トンネル顕微鏡による水素化アモルファスシリコン表面の構造解析"2001年度精密工学会秋季大会講演論文集. 287-287 (2001)

Kenta Arima、Yoshimitsu Goto、Hiroaki Kakiuchi、Katsuyoshi Endo、Mizuho Morita、Yuzo Mori：“使用扫描隧道显微镜对氢化非晶硅表面进行结构分析”2001 年日本精密工程学会秋季会议论文集（2001 年）。