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中間バンド型Ｇｅ量子ドット太陽電池の実現に向けた量子ドットの形成・積層

量子点的形成和堆叠以实现中带Ge量子点太阳能电池

基本信息

批准号：
16J01701
负责人：
伊藤友樹
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、カーボン(C)媒介を利用したGe量子ドット(QD)の形成と、Si1-xCx歪補償層導入による歪フリー積層を実現し、高効率中間バンド型Ge QD太陽電池形成の基盤技術を確立する。本年度は2年計画の最終年度として、C媒介とSi1-xCx歪補償層を利用した歪フリーGe QD積層について検討した。1.Si1-xCxスペーサ上のQD形成において、QD/Si1-xCxスペーサ界面に0.25原子層以上のCを媒介することで、1層目のQDとほぼ同じ粒径のQDをSi1-xCxスペーサ上に形成できることを見出し、QDがVolmer-Weberモードで成長した孤立ドットであることを明らかにした。また、QD形成機構の解析に、ケルビンプローブ顕微法と低角入射インプレーンX線回折法を導入し、Si1-xCxスペーサ表面の圧縮歪によるGe/Si1-xCx界面の格子不整合の増大により、C媒介によるQD縮小効果が増大することを解明した。2.積層構造の形成において、C含有量=1.5 at.%のSi1-xCx歪補償スペーサを利用して、QD/スペーサの積層ペア毎にQD内の圧縮応力を緩和することによって、多重積層により生じるQDの肥大化を抑制し、歪フリーで多重積層できることを実証した。これらは、混晶組成の自由度が小さいIV族系半導体において、QDとSi1-xCxスペーサを組合せて歪制御することによって、III-VもしくはII-VI族系半導体と同様に、QDを必要に応じて積層できることを示した重要な成果である。これらの結果は、中間バンド型Ge QD太陽電池を形成するための基盤技術だけなく、高効率発光素子の形成にも応用が期待できる。本研究で確立したC媒介と歪補償に基づくGe QD積層法は、中間バンド型Ge QD太陽電池形成の基盤技術であり、今後、これらの知見が十二分に活かせると考えている。

This study では, カーボン (C) media を using した Ge quantum ドット (QD) の form と, Si1 - xCx slanting compensation layer import による slanting フリー horizon を be し, high rate of unseen intermediate バンド Ge QD type solar cell formation の base plate technology を establish する. は 2 years project this year の final annual として, C medium と Si1 - xCx slanting compensation layer を using した slanting フリー Ge QD horizon について beg し検た. On 1. Si1 - xCx スペーサの QD form において, QD/Si1 - xCx スペーサ interface に 0.25 atomic layer above の C を medium することで, 1 layer mesh の QD とほぼ with じ size の QD を Si1 - xCx スペーサに formed on できることを see し, QD が Volmer - Weber モー Youdaoplaceholder0 growth た isolation ドットであるとをとを brightness らににたた. また QD, which agency の analytical に, ケルビンプローブ顕 micro method と low Angle of incidence インプレーン X-ray back twists を import し, Si1 xCx スペーサ surface の圧 shrinkage slanting による Ge/Si1 - xCx unconformity interface の grid の raised large により, C medium による QD narrow working fruit が raised large することを interpret した. 2. The accumulation structure <s:1> forms におてて, C content =1.5 At. % の Si1 - xCx tilt compensation スペーサを using して, QD / スペーサの horizon ペア their に in QD の圧 shrinkage force 応を ease することによって, multiple horizon により raw じる QD の flow fat "をし, slanting フリーで multiple horizon できることを card be した. これらは, mixed crystal の freedom が small さい IV group semiconductor において, QD と Si1 - xCx スペーサを combination せて slanting suppression することによって, III - V もしくは - VI lineage II with others in semiconductor とに, QD を necessary に応じて horizon できることを shown した important な results である. これらの results は, intermediate バンド Ge QD type solar cell を form するための base plate technology だけなく, high rate of unseen 発 light element の form にも応 with が expect できる. で this study establish した C medium と tilt compensation に base づく Ge QD は horizon method, intermediate バンド Ge QD type solar cell formation の base plate technology であり, in the future, これらの knowledge にが extremely live かせると exam えている.