極端紫外光によるアモルファス半導体光誘起現象のサイズ効果の研究

极紫外光对非晶半导体光致现象的尺寸效应研究

基本信息

批准号：
13750269
负责人：
林浩司
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Gifu University
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

项目摘要

アモルファス半導体は、光に対し敏感な材料で多くの光誘起現象を示す。このことは、これら材料の光機能性デバイスへの応用を大いに期待させるものである。中でもクリーンで安全なエネルギー供給源として期待されるアモルファス太陽電池は、結晶、多結晶に比べ作製コスト、大面積化が容易な点で有利ではあるが、信頼性において光による劣化が大きな問題となっている。光劣化の問題は、アモルファス半導体を用いた高感度X線イメージセンサーパネルといった従来のX線フィルムに代わる次世代デバイス開発においても大きな問題となっている。アモルファス半導体は光機能性デバイスへの応用における高いポテンシャルを有するが故に、今後ますます重要な材料となりうる。しかしながら、光劣化現象をはじめ光誘起現象の中で、そのメカニズムが明らかになっている現象はほとんどない。本研究では、様々な光誘起現象の中でも光照射によるエネルギー構造変化に的を絞って、そのサイズ効果を研究することで、現象のメカニズム解明の糸口をつかむことを目的として行った。本研究では光誘起によるエネルギー構造変化の結晶サイズ効果の研究として、真空蒸着法を用いて作製したカルコゲナイド系アモルファス半導体薄膜に対し、極端紫外光による内殻レベル付近のエネルギー構造変化についての評価と光音響分光法による光学バンドギャップ付近のエネルギー構造変化についての評価をした。得られた成果として、光学バンドギャプの光照射による変化が、およそ50nmの臨界膜厚を境に急激に減少し、光誘起現象が消失することを明らかにした。また、その原因が光照射前の結晶構造、あるいは膜と基板間に働く応力によって説明できることを示した。今回明らかにした光誘起現象の結晶サイズ効果は、光誘起現象のメカニズムを知る上で重要な結果であり、今後さらに光誘起現象と結晶サイズとの関連を詳細に明らかにしていきたいと考えている。

非晶半导体是光敏材料，表现出许多光致现象。这给这些材料在光学功能器件中的应用带来了巨大的希望。其中，非晶太阳能电池有望成为清洁、安全的能源供应来源，与晶体和多晶太阳能电池相比，在生产成本和易于增加面积方面具有优势，但光劣化是其主要问题。可靠性方面。光降解问题也是开发替代传统X射线胶片的下一代设备的主要问题，例如使用非晶半导体的高灵敏度X射线图像传感器面板。由于非晶半导体在光学功能器件方面具有很高的应用潜力，因此它们在未来可能会成为越来越重要的材料。然而，在诸如光降解现象之类的光诱发现象中，几乎没有任何现象的机制已被阐明。在本研究中，我们重点关注各种光诱导现象中光照射引起的能量结构变化，并通过研究尺寸效应，旨在寻找阐明该现象机制的线索。在本研究中，作为光致能量结构变化的晶体尺寸效应的研究，我们评估了采用真空蒸发法制备的硫族化物基非晶半导体薄膜在极紫外光作用下的内壳能级附近的能量结构变化。我们使用声学光谱评估了光学带隙附近的能量结构变化。所得结果表明，在临界膜厚约为50 nm后，光照射引起的光学带隙变化迅速减小，光致现象消失。我们还表明，其原因可以通过光照射前的晶体结构或作用在薄膜和基板之间的应力来解释。本研究揭示的光致现象的晶体尺寸效应是理解光致现象机制的重要结果，我们希望在未来更详细地阐明光致现象与晶体尺寸之间的关系。。