ワイドギャップ導電性カルコゲナイド及びオキシカルコゲナイドの合成

宽禁带导电硫属化物和氧硫属化物的合成

• 批准号: 13750772
• 负责人: 植田 和茂
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750772/
• 关键词: カルコゲナイド; オキシカルコゲナイド; ワイドギャップ半導体; p型伝導; n型伝導; 硫化物; オキシ硫化物; 層状化合物; 電気伝導性; ワイドキャップ

本研究では、既存の透明導電性材料の電気特性の改善ではなく、新規な材料(特に透明P型半導体)の探索・発見を目的とした。以前の研究の知見より、典型的な酸化物では価電子帯においてホールが局在するため、透明P型伝導性の発現が困難である。透明電極への応用だけでなくデバイス化までの応用を考慮すると透明P型伝導性材料が必須となる。半導体分野で良く知られているII-VI系硫化物など数多くの硫化物半導体が存在するが、本研究では、それらのような従来の共有結合性の強い硫化物ではなく、イオン結合性の強い硫化物に注目して透明伝導性を見出すことが目標である。酸化物に類似して比較的イオン性の強い硫化物(アルカリ土類や希土類金属イオンイオンを含む系)を用いて新規透明伝導性材料を合成することが課題であった。本研究では、希土類金属を含む硫化物・オキシ硫化物(特にLnCuOS(Ln=希土類イオン)など)を粉末・薄膜の形状で合成し、ドーパント添加による光学的・電気的特性の変化を観察した。その結果、Ln=La, Pr, Ndの場合が、約3eVのエネルギーギャップをもつワイドギャップp型半導体であることを見出した。

这项研究旨在不改善现有透明导电材料的电气性能，而是搜索和发现新材料（尤其是透明的P型半导体）。根据先前的发现，在典型的氧化物中，孔位于价带中，因此难以发展透明的P型电导率。当考虑到透明电极的应用，而且考虑到设备的应用时，透明的P型导电材料至关重要。有许多硫化物半导体，例如II-VI硫化物，在半导体场中众所周知，但是在这项研究中，目的是通过重点关注具有较强离子粘合的硫化物，而不是像这些这样的传统共价硫化物来找到透明的电导率。面临的挑战是使用硫化物（一种含有碱土和稀土金属离子离子的系统）合成新的透明导电材料，类似于相对离子的氧化物。在这项研究中，以粉末和薄膜形式合成了含有稀土金属（尤其是lncuos（ln =稀土离子））的硫化物和氧硫化物，并且由于添加了掺杂剂而观察到光学和电性能的变化。结果，发现ln = la，pr和nd的情况是一个宽的间隙P型半导体，能量间隙约为3 eV。

项目成果

K.Ueda, K.Takafuji, H.Hosono: "Preparation and crystal structure analysis of CeCuOS"Journal of Solid State Chemistry. 170. 182 (2003)

K.Ueda、K.Takafuji、H.Hosono：“CeCuOS的制备和晶体结构分析”固体化学杂志。