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Direct deposition of ternary cuprate semiconductors by aqueous solution process

水溶液法直接沉积三元铜酸盐半导体

基本信息

批准号：
22K05281
负责人：
品川勉
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05281/
关键词：
水熱合成三元系酸化物銅酸化物水溶液プロセス

项目摘要

CO2削減に向けて、再生可能エネルギーによるエネルギー創出技術の開発が国内外で活発化し、有望な半導体材料の探索・応用も加速的に進められている。銅とコバルト、あるいは銅と鉄という銅をベースとする三元系酸化物は、すぐれた半導体特性をもち、太陽電池や光電極応用で有望な酸化物としてレビュー論文等で期待されている。しかしながら、その成膜法は、高温・真空条件下の気相成長法または高温熱処理を要する湿式成膜法に限定されており、低温かつ簡便な成膜法がないため、応用研究への展開が停滞している課題がある。そこで本研究では、以前の科研費研究で見い出した「水熱析出法」による銅-鉄系酸化物結晶膜の直接成膜技術を確立すること、およびその他の三元系銅酸化物半導体の創出を目的とし、さらに太陽電池や光電極への応用に資するp型三元系酸化物半導体の実現に向けて、酸化物組成制御や同定・評価を行い、成膜条件と半導体物性の相関を明らかにすることを目指している。本年度は、銅-コバルト系酸化物合成の条件探索、および銅-鉄系酸化物の析出機構について検討した。特に銅-鉄系酸化物合成における、水熱反応温度や反応時間が析出膜に与える影響をX線回折測定、ラマン測定、IR測定、XPS測定、FESEM観察を実施して詳細に調べた結果、反応温度が約１５０度、反応時間は１時間程度で膜厚約2.1マイクロメートルの銅-鉄系酸化物膜が得られることがわかった。また、得られた多結晶膜は優先成長方位をもち、バンドギャップエネルギーは1.48eV、P型伝導性をもつエネルギーバンド構造を示した。

CO2 reduction, regeneration and development of new technologies are expected to accelerate the development of semiconductor materials. Copper, iron and copper ternary acid compounds, semiconductor properties, solar cell photoelectrode applications and other promising acid compounds are expected. The development of film formation methods, gas phase growth methods under high temperature and vacuum conditions, high temperature heat treatment, wet film formation methods, low temperature and simple film formation methods has stagnated. This research is based on the previous research results, including the establishment of direct film formation technology for copper-iron series acid crystalline films by hydrothermal precipitation method, and the development of p-type ternary acid semiconductor for solar cells and photoelectrode applications. Film formation conditions and semiconductor properties are related to the following: This year, we will explore the conditions for synthesis of copper-iron series acid compounds and the precipitation mechanism of copper-iron series acid compounds. In particular, X-ray reflection measurement, IR measurement, XPS measurement and FESEM observation were carried out to determine the influence of hydrothermal reaction temperature, reaction time and precipitation film on copper-iron acid synthesis. The results showed that the reaction temperature was about 150 ℃, the reaction time was about 1 time, and the film thickness was about 2.1 ℃. The structure of polycrystalline films with preferential growth orientation, 1.48eV and P-type conductivity is shown.