中間バンド型Ｇｅ量子ドット太陽電池の実現に向けた量子ドットの形成・積層

量子点的形成和堆叠以实现中带Ge量子点太阳能电池

基本信息

批准号：
16J01701
负责人：
伊藤友樹
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、カーボン(C)媒介を利用したGe量子ドット(QD)の形成と、Si1-xCx歪補償層導入による歪フリー積層を実現し、高効率中間バンド型Ge QD太陽電池形成の基盤技術を確立する。本年度は2年計画の最終年度として、C媒介とSi1-xCx歪補償層を利用した歪フリーGe QD積層について検討した。1.Si1-xCxスペーサ上のQD形成において、QD/Si1-xCxスペーサ界面に0.25原子層以上のCを媒介することで、1層目のQDとほぼ同じ粒径のQDをSi1-xCxスペーサ上に形成できることを見出し、QDがVolmer-Weberモードで成長した孤立ドットであることを明らかにした。また、QD形成機構の解析に、ケルビンプローブ顕微法と低角入射インプレーンX線回折法を導入し、Si1-xCxスペーサ表面の圧縮歪によるGe/Si1-xCx界面の格子不整合の増大により、C媒介によるQD縮小効果が増大することを解明した。2.積層構造の形成において、C含有量=1.5 at.%のSi1-xCx歪補償スペーサを利用して、QD/スペーサの積層ペア毎にQD内の圧縮応力を緩和することによって、多重積層により生じるQDの肥大化を抑制し、歪フリーで多重積層できることを実証した。これらは、混晶組成の自由度が小さいIV族系半導体において、QDとSi1-xCxスペーサを組合せて歪制御することによって、III-VもしくはII-VI族系半導体と同様に、QDを必要に応じて積層できることを示した重要な成果である。これらの結果は、中間バンド型Ge QD太陽電池を形成するための基盤技術だけなく、高効率発光素子の形成にも応用が期待できる。本研究で確立したC媒介と歪補償に基づくGe QD積層法は、中間バンド型Ge QD太陽電池形成の基盤技術であり、今後、これらの知見が十二分に活かせると考えている。

在这项研究中，实现了使用碳（C）中介和通过引入Si1-XCX失真补偿层的无应变层压层压的GE量子点（QD）的形成，并实现了高效率的中间带类型的GE QD Solar细胞形成基本技术。在今年，作为两年计划的最后一年，我们使用C-Media和Si1-XCX失真补偿层检查了无失真的GE QD层。 1。在SPACX间隔器上的QD形成中，QD/SI1-XCX SPACX SPACX传输到0.25或更多原子层，而与第一层QD在SI1--上几乎相同的粒径QD XCX SPACX SPACX SPACX SPACX SPACA。此外，开尔文证明了显微镜和低角度的胰岛素X射线折叠方法，已引入QD形成机制的分析，以及由于压缩界面而引起的GE/SI1-XCX界面的网格不规则性Si1-XCX SPACX表面的变形被阐明了QD降低效果的增加。 2。在形成层压结构中，使用c含量的Si1-XCX扭曲补偿垫片= 1.5 at。％减轻QD/QD/垫片的QD中的压缩应力生成的QD的扩大，并证明它可能会变形和多层。这些需要在III-V或II-VI半导体中进行III-V或II-VI半导体，通过将QD和Si1-XCX SPACX组合在静脉内的半导体中，在混合晶体组合中具有较低的自由度表明它可以相应地层压的重要结果。这些结果不仅可以应用于形成中间带型GE QD太阳能电池的基础技术，而且还可以用于形成高效的光发射元件。基于C经纪和扭曲补偿的GE QD层压方法是形成中间带类型GE QD太阳能电池形成的基础，我们认为这些知识将来将在未来得到充分利用。