超ナノ微結晶ダイヤモンド／アモルファスカーボンによる新規太陽電池の創製

使用超纳米微晶金刚石/非晶碳创建新型太阳能电池

• 批准号: 13J07294
• 负责人: 片宗 優貴
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology (2015)Kyushu University (2013-2014)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J07294/
• 关键词: 超ナノ微結晶ダイヤモンド; ヘテロ接合; p型半導体; ホウ素ドーピング; ホッピング伝導; 電子スピン共鳴; 受光素子; ヘテロ接合ダイオード; 水素化

平成27年度の研究では，ホウ素ドープ超ナノ微結晶ダイヤモンド/水素化アモルファスカーボン混相(UNCD/a-C:H)膜のキャリア伝導メカニズムの解明に取り組んだ．UNCD/a-C:H膜のキャリア伝導について，主成分である炭素(C)，ドーパントのホウ素(B)，終端原子の水素(H)，構造欠陥のダングリングボンドに注目して，考察を行った．アンドープ膜において，炭素由来のダングリングボンドの存在を示すESR信号が検出され，ダングリングボンドを含んでいることが確認できた．標準試料Mn2+を基準にして，アンドープ膜の欠陥密度は~10+22 cm-3と見積もられた．この欠陥密度は，一般的なa-Cと同程度である．アンドープ膜でのキャリア伝導は，a-Cと同様にダングリングボンド欠陥由来の局在準位を介したHopping伝導が支配的であると推察される．ダングリングボンドとドーピングの関係について，窒素ドープ膜では，ESR信号は検出されたものの高い電気伝導度のため信号強度が低く，定量は困難であった．その一方で，ホウ素ドープ量の増加に伴ったESR信号強度の低下が見られた．このホウ素ドープ膜で見られたESR信号強度の低下は，ESR活性なダングリングボンド数の減少を意味しており，この原因として，(1) 欠陥密度の減少，(2) 電子密度の増減に伴うFermi準位位置のシフトによる欠陥の帯電状態の変化が考えられる．前者はホウ素の炭素ダングリングボンド終端によるダングリングボンド数の減少，後者はp型化に伴う欠陥の帯電状態の変化によるESR不活性化に由来するものと推察される．以上の結果から，ホウ素ドープUNCD/a-C:H膜のキャリア伝導は，欠陥準位を介したものではなく，ホウ素により形成される局在準位を介したHopping伝導が支配的であると結論付けられる．UNCD/a-C:H膜中に取り込まれるホウ素原子の配置は，a) 炭素ダングリングボンド終端，b) 炭素原子を終端している水素との置換の2つが考えられることが明らかになった．

In the research of Heisei 27, we studied the composition of the film of UNCD/a-C:H. The main component of UNCD/a-C: H is carbon (C), the terminal atom is hydrogen (H), and the structure of UNCD/a-C:H is not perfect. The ESR signal is detected, and the ESR signal is confirmed. The standard sample Mn2 + is a reference, and the density of the film is ~10+22 cm-3.この欠陥密度は，一般的なa-Cと同程度である. The origin of the missing information is located in the position of the medium, and the Hopping information is controlled by the prediction. The ESR signal is detected in the high conductivity and low signal intensity of the high conductivity of the high conductivity, which is difficult to quantify. The increase in ESR signal intensity is accompanied by a decrease in ESR signal intensity. The decrease of ESR signal intensity and ESR activity in the electron density film means that (1) the decrease of electron density,(2) the decrease of electron density accompanied by the change of electron state in Fermi position. The former is due to the reduction of the number of carbon atoms in the terminal, while the latter is due to the p-type with the change of the charge state and the ESR inactivation. The above results show that the uncoupling of carbon atoms in the UNCD/a-C:H film is controlled by the uncoupling of carbon atoms in the UNCD/a-C:H film, and that the carbon atoms in the UNCD/a-C:H film are terminated by carbon atoms.

项目成果

硬X線光電子分光法による超ナノ微結晶ダイヤモンド/水素化アモルファスカーボン混相膜の化学結合構造および電子状態の評価

硬X射线光电子能谱评价超纳米微晶金刚石/氢化非晶碳混合相膜的化学键结构和电子态

• 发表时间: 2015
• 作者: S. Ohmagari;T. Hanada;Y. Katamune S. Al-Riyami;and T. Yoshitake;片宗優貴，楢木野宏，花田賢志，冨永亜希，吉武剛;Yūki Katamune and Tsuyoshi Yeshitake;片宗 優貴
• 通讯作者: 片宗 優貴

Effects of Hydrogenation on Electrical Properties and Chemical Bonding Structure of Boron-doped Ultrananocrystalline Diamond/Hydrogenated Amorphous Carbon Composite Films

加氢对掺硼超纳米晶金刚石/氢化非晶碳复合薄膜电性能和化学键结构的影响

• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Katamune;S. Ohmagari;and T. Yoshitake
• 通讯作者: and T. Yoshitake

同軸型アークプラズマ堆積法による超ナノ微結晶ダイヤモンド/水素化アモルファスカーボン混相膜の合成

同轴电弧等离子体沉积法合成超纳米微晶金刚石/氢化非晶碳混合相薄膜

• 发表时间: 2015
• 期刊: NEW DIAMOND
• 作者: S. Ohmagari;T. Hanada;Y. Katamune S. Al-Riyami;and T. Yoshitake;片宗優貴，楢木野宏，花田賢志，冨永亜希，吉武剛
• 通讯作者: 片宗優貴，楢木野宏，花田賢志，冨永亜希，吉武剛

Optical and Electrical Properties of Boron-doped Ultrananocrystalline Diamond/Hydrogenated Amorphous Carbon Composite Films Prepared by Coaxial Arc Plasma Deposition

同轴电弧等离子体沉积掺硼超纳米晶金刚石/氢化非晶碳复合薄膜的光电性能

• 发表时间: 2013
• 期刊: Proceedings of The 15th Cross Straits Symposium on Materials, Energy and Environment Science and Technology
• 作者: S. Y. Oh;T. Kikuchi;Z. P. Li;T. Mori;G. Kawamura;H. Muto;and A. Matsuda;Yuki Katamune and Tsuyoshi Yoshitake
• 通讯作者: Yuki Katamune and Tsuyoshi Yoshitake

Near-Edge X-ray Absorption Fine-Structure Study on Hydrogenated Boron-Doped Ultrananocrystalline Diamond/Amorphous Carbon Composite Films Prepared by Coaxial Arc Plasma Deposition

同轴电弧等离子体沉积氢化硼超纳米晶金刚石/非晶碳复合薄膜的近边X射线吸收精细结构研究

• 发表时间: 2015
• 期刊: Trans. Mat. Res. Soc. Jpn
• 作者: Yuki Katamune;Satoshi Takeichi;Shinya Ohmagari;Hiroyuki Setoyama;and Tsuyoshi Yoshitake
• 通讯作者: and Tsuyoshi Yoshitake