【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.23】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23NU0256

利用課題名 / Title

イオン注入法によるシリサイド半導体への不純物のドーピング

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋大学 / Nagoya Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

薄膜太陽電池, 伝導型制御, キャリア密度制御,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

末益 崇

所属名 / Affiliation

筑波大学 数理物質系 物理工学域

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

青貫　翔,佐藤　匠,竹中　晴紀,DU Rui

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

坂下　満男

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NU-201：イオン注入装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

薄膜太陽電池の新材料として期待されるBaSi₂膜は、13族および15族不純物のイオン注入により、エピタキシャル膜について、伝導型およびキャリア密度の制御が実現され、太陽電池動作も実証されている。一方、スパッタ法で形成した多結晶BaSi₂膜については、伝導型制御の報告例が無い。本研究では、多結晶BaSi₂膜について、イオン注入法での伝導型およびキャリア密度制御に挑戦する。

実験 / Experimental

高抵抗FZ-Si(111)基板上にスパッタ法によりBaSi2(膜厚200nm)を600度で堆積し、ドーズ量が10¹⁴cm^-2と10¹⁵cm^-2の2種類について、ボロン(B)を加速電圧20 keVでイオン注入した。イオン注入後、1000度で最長15分のポストアニールを、Ar雰囲気中で行った。
その後、室温でHall測定を行い、試料の伝導型、キャリア密度、移動度を評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

As-grown試料はn型伝導を示したが、1分のポストアニールにより、ドーズ量にかかわらずp型伝導を示した。図1(a)に示すように、ドーズ量が10¹⁴cm^-2の試料では、5分のポストアニールでホール密度が10¹⁸cm^-3に達し、飽和した。一方、ドーズ量が10¹⁵cm^-2の試料では、1分のポストアニールでホール密度が10¹⁹cm^-3に達し、飽和した。移動度についても、図1(b)に示すように、ドーズ量が多い10¹⁵cm^-2の試料では、1分のポストアニールで移動度は飽和した。このように、ドーズ量が多い方が短時間のポストアニールでホール密度と移動度が飽和したのは、イオン注入法でBaSi₂の格子がより乱れたことで、ポストアニール時に原子の拡散が促進され、SiサイトをBが置換しやすくなったためと考えている。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1(a) キャリア密度、(b)キャリア移動度のポストアニール時間依存性

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 佐藤 匠, 竹中 晴紀, Du Rui, 梶原君円, 幸田陽一朗, 召田 雅美, 都甲 薫, 末益 崇, "スパッタ法によるB-ion-implanted p-BaSi2膜の伝導型制御" 第84回応用物理学会秋季学術講演会, 23a-B205-4, 熊本, Sept. 23 (2023).

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件