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Fabrication of wide band gap semi-conductor materials based on amorphous carbon and development of new electronic devices

基于非晶碳的宽带隙半导体材料制备及新型电子器件开发

基本信息

批准号：
21360152
负责人：
HONDA Kensuke
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

The objective of this study is to establish a method for fabricating novel wide gap semiconductor films based on amorphous carbon. Nitrogen and boron atoms could be incorporated in amorphous carbon films by plasma-CVD method using liquid carbon sources. These nitrogen-incorporated and boron-incorporated films showed n-type and p-type semi-conductivity, respectively. The carrier densities could be varied from 3. 24×10^<14> cm^<-3> to 1. 29×10^<19> cm^<-3>. Optical gaps of these films were quite low(0. 655-0. 507 eV). Then, Si atoms were added to N-doped amorphous carbon up to 25 atom%. Resulting films exhibited higher optical gap(ca. 1. 7 eV). The carrier density and mobility were 4. 789×1014 cm^<-3> and 0. 2981 cm^<2> V^<-1> s^<-1>, respectively. In photoelectrochemical measurement, the photocurrent of 153μA cm^<-2> was observed under Xenon? lamp illumination(11. 8 W m^<-2>). The value was close to that of TiO_2 thin films. The quantum yield was 4. 87%. It was concluded that high performance semi-conductive thin films of which incident photon-to-current conversion efficiency is equivalent to TiO_2 could be successfully synthesized.

本研究的目的是建立一种基于非晶碳制造新型宽带隙半导体薄膜的方法。使用液态碳源通过等离子体CVD方法可以将氮和硼原子掺入非晶碳膜中。这些掺氮和掺硼薄膜分别表现出n型和p型半导体性。载流子密度可以从3. 24×10^<14>cm^-3>到1.29×10^<19>cm^-3>变化。这些薄膜的光学间隙非常低(0. 655-0. 507 eV)。然后，将Si原子添加到N掺杂的无定形碳中直至25原子%。所得薄膜表现出更高的光学间隙（约 1. 7 eV）。载流子密度和迁移率分别为4. 789×1014 cm^-3>和0. 2981 cm^<2> V^<-1> s^<-1>。光电化学测量中，在氙灯照射下观察到153μA cm^-2 的光电流。灯照明(11. 8 W m^<-2>)。该值与TiO_2薄膜接近。量子产率为4. 87%。结果表明,可以成功合成出入射光子-电流转换效率与TiO_2相当的高性能半导体薄膜。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

高効率太陽電池を目指したシリコン・カーボンベースワイドバンドギャップn型半導体薄膜の創製

用于高效太阳能电池的硅/碳基宽带隙n型半导体薄膜的制备

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
T.Akiho;M.Harada;T.Uemura;K.-i.Matsuda;M.Yamamoto;楢木野宏・吉永浩亮・中原亮・本多謙介
通讯作者：
楢木野宏・吉永浩亮・中原亮・本多謙介

ホウ素ドープdiamond-like carbon薄膜のホウ素添加量に対する電気化学反応性

硼掺杂类金刚石碳薄膜的电化学反应性取决于硼含量

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
金蓮花;斎藤壮;八木亮磨;山口晃司;若子裕亮;近藤英一;楢木野宏・吉永浩亮・中原亮・本多謙介
通讯作者：
楢木野宏・吉永浩亮・中原亮・本多謙介

Electrochemical Detection of Sugar-related Compounds Using Boron-doped Diamond Electrodes

DOI：
10.2116/analsci.28.127
发表时间：
2012-02-01
期刊：
ANALYTICAL SCIENCES
影响因子：
1.6
作者：
Hayashi, Tomohisa;Sakurada, Ikuo;Uchikura, Kazuo
通讯作者：
Uchikura, Kazuo

Controllable Electrochemical Activities by Oxidative Treatment toward Inner Sphere Redox Systems at N-doped Hydrogenated Amorphous Carbon Films

N掺杂氢化非晶碳薄膜内球氧化还原系统氧化处理的可控电化学活性

DOI：
10.1155/2012/369130
发表时间：
2012
期刊：
International Journal of Electrochemistry
影响因子：
1.8
作者：
Yoriko Tanaka;Hiroshi Naragino;Kosuke Yoshinaga;Akira Nakahara;Takeshi Kondo;Akira Fujishima;Kensuke Honda
通讯作者：
Kensuke Honda

不純物原子添加によるn型半導体性多結晶ダイヤモンドの作製と物理デバイスへの応用

添加杂质原子制备n型半导体多晶金刚石及其在物理器件中的应用