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プラスチック上における高スズ濃度ゲルマニウムスズ結晶の創成と太陽電池応用

制造高锡浓度的锗锡晶体在塑料和太阳能电池中的应用

基本信息

批准号：
17J00544
负责人：
茂藤健太
金额：
$ 1.79万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00544/
关键词：
ゲルマニウムスズ薄膜太陽電池固相成長

项目摘要

本研究では、多接合太陽電池のボトム層に用いられる高価なGe基板を安価なプラスチック上GeSn薄膜で代替することを目指し、プラスチック等の絶縁基板上におけるGeSn薄膜の高品質合成に取り組んできた。最終年度となる本年度は、主に以下の成果が得られた。（1）GeSn薄膜の電気的特性の深さ方向依存性太陽電池において、光励起キャリアは膜の面直方向に取り出されるため、GeSn膜全体の電気的特性のみならず、その深さ方向分布も重要である。そこで、ガラス基板上に合成したGeSnをCMP法により薄膜化しながら、Hall効果測定を行った。その結果、前駆体を加熱していない試料ではGeSn/SiO2基板界面で高い正孔密度を示し、欠陥が局在していることが判明した。一方、前駆体を加熱した試料では、正孔密度は深さ方向に均一であり、欠陥は一様に分布していることを明らかにした。これは、前駆体の加熱堆積が固相成長GeSnの正孔移動度向上や正孔密度低減のみならず、基板界面における欠陥低減にも寄与していることを示唆する結果である。（2）GeO2下地挿入によるGeSn薄膜の高品質化結晶核発生サイトとなる基板（下地）に着眼し、固相成長GeSn薄膜の更なる高品質化を検討した。ガラス基板上にGeO2をスパッタリング堆積した後、GeSn前駆体を分子線堆積した。この結果、GeO2を下地層として用いることで正孔密度を1016 cm-3オーダーまで低減することに成功した。GeSnにおいては、欠陥が正孔の発生源となることから、GeO2下地層挿入により、GeSn中の欠陥を低減できたことが示された。この正孔密度は、これまでに合成されてきた多結晶Ge系薄膜の中でも最低クラスの値であり、優れた太陽電池特性が期待される。

In this paper, we study the high quality synthesis of GeSn thin films on insulating substrates such as Ge substrates and GeSn thin films on insulating substrates for multi-junction solar cells. The results of this year's annual review are as follows: (1) Dependence of depth direction of electrical characteristics of GeSn thin film on solar cell temperature, photoexcitation, and depth direction distribution of electrical characteristics of GeSn thin film as a whole. The method of thin film formation and Hall effect measurement is used in the synthesis of silicon on the substrate. As a result, the precursor was heated and the sample was found to have a high positive pore density at the GeSn/SiO2 substrate interface. The sample is heated and the pore density is uniform in the direction of depth. The results show that the positive pore mobility of GeSn increases, the positive pore density decreases, and the substrate interface decreases. (2) GeSn thin films grown under GeO2 are investigated for high quality crystal nucleation and substrate growth. GeO2 precursor molecules are deposited on the substrate. The result is that the GeO2 layer has a positive pore density of 1016 cm-3 and a low pore density. It is also shown that the defect in GeSn can be reduced due to the intrusion of the lower layer of GeO2 into the formation. The positive pore density is expected to be the lowest among the polycrystalline Ge thin films.

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）

ガラス上における高移動度GeSn薄膜の固相成長

玻璃上高迁移率GeSn薄膜的固相生长

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
茂藤健太;吉峯遼太;末益崇;都甲薫
通讯作者：
都甲薫

Sb-doped crystallization of densified precursor for n-type polycrystalline Ge on an insulator with high carrier mobility

DOI：
10.1063/1.5084191
发表时间：
2019-02-25
期刊：
APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子：
4
作者：
Takahara, D.;Moto, K.;Toko, K.
通讯作者：
Toko, K.

Low-temperature (<200 oC) solid-phase crystallization of high substitutional Sn concentration (>10%) GeSn on insulator enhanced by weak laser irradiation

低温%20(<200%20oC)%20固相%20结晶%20of%20高%20替代%20Sn%20浓度%20(>10%)%20GeSn%20on%20绝缘体%20增强%20by%20弱%20激光%20辐照

DOI：
10.1063/1.4993220
发表时间：
2017
期刊：
AIP Advances
影响因子：
1.6
作者：
Moto Kenta;Sugino Takayuki;Matsumura Ryo;Ikenoue Hiroshi;Miyao Masanobu;Sadoh Taizoh
通讯作者：
Sadoh Taizoh

IV族半導体薄膜の固相成長：多結晶でも高移動度

IV 族半导体薄膜的固相生长：即使在多晶中也具有高迁移率