【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.30】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24TU0107

利用課題名 / Title

MoOx/BaSi₂界面構造のTEM観察

利用した実施機関 / Support Institute

東北大学 / Tohoku 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）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication

【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）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion

キーワード / Keywords

光デバイス/ Optical Device,電子顕微鏡/ Electronic microscope,太陽電池/ Solar cell,集束イオンビーム/ Focused ion beam,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation

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

深谷友香,梶原君円

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

今野豊彦,兒玉裕美子

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

TU-504：超高分解能透過電子顕微鏡
TU-507：集束イオンビーム加工装置
TU-508：集束イオンビーム加工装置

報告書データ / Report

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

半導体BaSi₂は資源が豊富な元素で構成される禁制帯幅が1.3eVの半導体であり、薄膜太陽電池材料として期待されている。これまでの研究で、不純物ドーピングにより伝導型を制御することで、太陽電池動作を実証してきた。本研究では、結晶Si太陽電池でホール輸送層として知られるMoO_xを用いてMoO_x/BaSi₂ヘテロ接合を形成し、界面においてMoO_xからBaSi₂への酸素拡散の様子を調べることを目的して実験を行った。

実験 / Experimental

分子線エピタキシー法により、Si(111)基板にBaSi₂膜を厚さ500nm堆積し、基板温度を180℃まで下げ、非晶質Si膜(6 nm)を電子ビーム蒸着法で堆積した。その後、プラズマガンを用いて原子状水素を最長30分間照射した。原子状水素の照射により、BaSi₂膜の分光感度が格段に向上することが分かっている[1]。試料を取り出して別の蒸着装置に入れ、抵抗加熱によりMoO_x膜を10nm堆積した。堆積後の試料について、集束イオンビーム加工装置(FIB)でTEM観察用薄片試料を作製し、透過型電子顕微鏡(TEM)およびエネルギー分散型X線分析(EDS)法により、酸素の深さ分布を測定した。

結果と考察 / Results and Discussion

図1に、原子状水素を30分間照射した試料の断面TEM像を示す。非晶質SiとBaSi₂の界面が明瞭であることが分かる。非晶質Siに注目すると、深さ方向に均一ではなく2層に分かれている。EDS法により、MoO_xに近い方は酸素組成が高く、BaSi₂に近い方は酸素組成が小さいことが分かった。また、原子状水素を照射しない場合、非晶質Si/BaSi₂界面付近のBaSi₂層の酸素組成が10%弱と高く、一方、原子状水素を30分照射した試料では、ほぼ0%であることが分かった。これらの結果から、原子状水素によりMoO_xからの酸素のBaSi₂膜への拡散を抑制できたといえる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1 原子状水素を30分間照射した試料の断面TEM像

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

[1] Z. Xu, D. A. Shohonov, A. B. Filonov, K. Gotoh, T. Deng, S. Honda, K. Toko, N. Usami, D. B. Migas, V. E. Borisenko, and T. Suemasu, Physical Review Materials 3, 065403 (2019).

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. 深谷 友香, Abdillah Nurfauzi, 都甲 薫, 末益 崇, 第72回応用物理学会春季学術講演会 14p-K210-4.

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