アモルファス・シリコンの中距離構造の制御と新機能創成

非晶硅中程结构的控制和新功能的创造

基本信息

批准号：
11120215
负责人：
清水勇
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

CA法によってa-Si:Hのバンドギャップを1.48〜2.1eVまで制御幅を拡げることに成功した。1.52eVのバンドギャップを持つ膜を用いてテクスチャ基板上に太陽電池を試作し、昨年度までよりも長波長感度が改善されることを確認した。また、CA法で作製した高品質ワイドギャップ(Eg=1.9eV)a-Si:H膜を用いて、アモルファスシリコンによるアバランシェ増倍効果発現の試みを昨年度に引き続き行った。デバイス構造としては、正孔のブロッキング層として最適であったn型a-Si:H(PH_3/SiH_4=250ppm、膜厚200nm)を用いた。電子のブロッキング層としては、Ptを用いたSchottky障壁、p型a-Si:H、Sb_2S_3およびa-SiN:Hを用いてブロッキング特性評価を行った。最終的に、a-SiN:Hを用いることで逆バイアス印加電界を>8x10^5V/cmにまで向上させることに成功した。しかしながら、この場合でもPt、p-type a-Si:H、Sb_2S_3などを用いた場合と同様、高電界の逆バイアス印加による大きなリーク電流が認められ、その絶対値はほとんど変化していなかった。このことは、(1)CA法、220℃に作製したi層上に作製するため、a-SiN:Hの作製温度が220℃と低く、ブロッキング層として十分に高品質ではない、(2)暗電流のリークがa-SiN:H側界面によってのみ決定されているのではなく、n/i界面側にも原因が有るなどの可能性を示唆している。また、複数のブロッキング層を1製膜室で作製せざるをえないため、ブロッキング層に不純物が混入することで欠陥密度が比較的高くなっている可能性も残る。以上のことから、さらに高電界印加を可能にし、アバランシェ増倍を実現するためには、(i)正孔のブロッキング層の再検討、(ii)n/i界面の高品質化、(iii)3つ以上の製膜室を持ち、不純物混入を極力避けられる作製装置の検討が必要とか返えられた。

我们利用CA方法成功地将a-Si:H的带隙控制范围从1.48 eV扩大到2.1 eV。我们使用带隙为 1.52eV 的薄膜在纹理基板上制造了原型太阳能电池，并确认长波长灵敏度与去年相比有所提高。此外，我们从去年开始尝试使用通过CA方法制造的高质量宽禁带（Eg=1.9eV）a-Si:H薄膜来表达使用非晶硅的雪崩倍增效应。对于器件结构，我们使用了最适合作为空穴阻挡层的n型a-Si:H（PH_3/SiH_4=250ppm，膜厚200nm）。作为电子阻挡层，使用使用了Pt、p型a-Si:H、Sb_2S_3、a-SiN:H的肖特基势垒来评价阻挡特性。最后，通过使用a-SiN:H，我们成功地将反向偏压施加电场提高到>8x10^5V/cm。然而，即使在这种情况下，与使用Pt、p型a-Si:H、Sb_2S_3等的情况一样，由于施加高电场反向偏压而观察到大的漏电流，并且其绝对值值几乎保持不变。这是因为(1)采用CA法在220℃制作的i层上制作a-SiN:H，因此a-SiN:H的制作温度低至220℃，质量不高。 (2)这表明暗电流泄漏不仅由a-SiN:H侧界面决定，而且还由n/i界面侧引起。另外，由于必须在一个成膜室中制作多个阻挡层，因此存在杂质可能混入阻挡层中的可能性，导致相对较高的缺陷密度。综上所述，为了能够施加更高的电场并实现雪崩倍增，需要（i）重新考虑空穴阻挡层，（ii）提高n/i界面的质量，以及（iii））得到的答复是，有必要考虑采用具有三个或更多制膜室的生产系统，并能尽可能避免受到杂质污染。