化学組成変調によるシリコン系半導体薄膜のキャリア輸送特性 制御

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プラズマCVD法によりシラン(SiH_4)またはジクロロシラン(SiH_2Cl_2)を出発原料として、シリコン系半導体薄膜の作製及び化学組成および相傾斜化をおこなった。特にこれらの傾斜構造によるバンドポテンシャル勾配を利用した光起電力素子の性能向上を目的に検討した。具体的には、1)ゲスト分子のGeF_4の流量制御によるGeの膜厚方向の連続的変化によるバンドポテンシャル勾配の設計。2)膜厚方向にアモルファスから微結晶、多結晶までのSiネットワーク構造を制御することで、光吸収特性の制御を行った。第1にa-Si1-xGex:H(x=0-0.5)傾斜構造薄膜では、サンドイッチ構造に電極を設けた試料で光起電力特性を確認した。またその起源が伝導帯に形成されたポテンシャル勾配によるものであることを確認した。第2にアモルファス結晶相の連続的な傾斜構造の形成に成功した。さらに前回それぞれa-Si:H,μc-Si:H単相膜でのpin太陽電池特性を評価し、この傾斜薄膜の起電力特性を確認した。さらにより精密なバンドポテンシャル形成過程を気相プラズマおよび基板表面反応に着目し、プラズマ診断、実時間モニタリングを通じてネットワーク形成反応を制御する。これらの傾斜構造半導体薄膜を用いた太陽電池特性の評価と、これらの傾斜技術を実用太陽電池デバイスに適用するために要求される大面積化技術の検討を行った。