【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.17】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NU0068

利用課題名 / Title

アモルファスシリコン膜/シリコン酸化膜の製膜過程で形成されるブリスタリング現象の解明

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

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

光デバイス/ Optical Device,電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子分光/ Electron spectroscopy

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)

宇佐美 徳隆

所属名 / Affiliation

名古屋大学大学院工学研究科

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

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

樋口　公孝

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-102：高分解能電子状態計測走査透過型電子顕微鏡システム

報告書データ / Report

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

本課題の目的は、プラズマ援用化学気相成長法を用いてp型アモルファスシリコン膜/シリコン酸化膜（p⁺-a-Si/a-SiO_x）を製膜した際に形成される不明層の組成解明である。我々は、太陽電池に用いる薄膜を製膜した際に膜が盛り上がるブリスタリング現象の発生抑制および発生原理の解明を目指している。この現象に対して、膜の内部に不明層が形成することが原因であると仮説を立て、不明層の状態や組成を分析した。結果、p⁺-a-Si層中に存在していた不明層の中に多量の酸素が検出された。これより、不明層は酸素の析出物によるものであり酸素析出物と水素凝集の複合作用によってブリスタリングが発生したことが示唆された。

実験 / Experimental

シリコン基板上にプラズマ援用化学気相成長法を用いて、p⁺-a-Si/a-SiO_xを製膜した。シリコン酸化膜は3層に別れており、製膜条件は参考文献1に記載の通りである。収差補正電子顕微鏡（JEM-ARM200F Cold）を用いて作製した試料の断面観察およびEDS分析を行なった。

結果と考察 / Results and Discussion

図1(a)にp⁺-a-Si/a-SiO_xの断面TEM像および、図1(b)-1(e)にシリコン、酸素、ボロン、炭素の各元素についてEDSマッピングの結果を示す。ブリスタリングが生じている領域においてp⁺-a-Si層が持ち上げられていた。また、ブリスタリングが存在している直下においてp⁺-a-Si層中にシリコンのカウントが少なく酸素のカウントが多い領域が観測された。これは、p⁺-a-Si/a-SiO_x界面においてボロンと酸素の交換反応[2-4]が活発になり、界面の密着性が悪くなったが故に酸素析出物が形成し、製膜が進むにつれて大きくなったことによるものだと考えられる。また、形成した酸素析出物の周囲に多量の水素が凝集することで膜が持ち上げられたものがブリスタリングだと結論づけた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1. (a) TEM image of the p⁺-a-Si:H/a-SiO_x/p-c-Si. TEM-EDS mapping of (b) silicon, (c) oxygen, (d) boron and (e) carbon.

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

[1] R. Tsubata et al., ACS Appl. Nano Mater. 5 1820-1827 (2022)[2] N. E. B. Cowern et al., Phys. Rev. Lett. 67 212 (1991)[3] J. W. Jeong et al., Phys. Rev. B. 64 235204 (2001)[4] K. Torigoe et al., J. Appl. Phys. 121 215103 (2017)本研究の一部は、科研費（20K15127）、NEDOおよび産総研-名大アライアンス事業の支援の下行われた。 

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.

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