【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NU0021
利用課題名 / Title
高品質シリコンゲルマニウム薄膜の構造評価
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
高品質シリコンゲルマニウム構造,セラミックスデバイス/ Ceramic device,光デバイス/ Optical Device,電子顕微鏡/ Electronic microscope,イオンミリング/ Ion milling,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)
宮本 聡
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）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
タンデム型ペロブスカイト太陽電池では，一般的にハロゲンサイトの混晶化によるバンド構造の調整が行われる．一方，複数のハロゲンを含むハライドペロブスカイトは光や熱等の影響で相分離することが知られており，長期安定性に懸念がある．そこで我々は，ペロブスカイト太陽電池に混晶でないMAPbI3を用いることで，安定性と高効率を両立したタンデム太陽電池を構成できないかと考えた．MAPbI3太陽電池に組み合わせるボトムセルの光吸収層としては，シリコンよりもバンドギャップの狭い材料が望ましい．そこで，デバイス特性の計算に基づきシリコンゲルマニウムの組成・膜厚を設計し，我々が開発を進めているシリコン基板上への合金ペーストの塗布・焼成で構成される簡便な製膜プロセスによる作製を試みた．
実験 / Experimental
シリコンゲルマニウム膜は，アルミニウムとゲルマニウムのモル比が7:3の合金ペーストを，シリコン(111)基板にスクリーン印刷した後に，熱処理を行った．作製した試料を，クロスセクションポリッシャーを利用して加工し，走査電子顕微鏡により断面構造と組成分布を評価した．
結果と考察 / Results and Discussion
図1に，熱処理温度800℃で成長したシリコンゲルマニウム膜の断面電子顕微用像と対応するゲルマニウム組成分布を示す．シリコンゲルマニウム膜とシリコン基板の界面は平坦であり，厚さ方向において概ね組成が均一は膜が得られたことがわかる．デバイス特性の計算で求められたゲルマニウム組成の理想的な値は39%であり，得られた組成は，この値より小さいものの，光吸収に十分な膜厚のシリコンゲルマニウム膜を，簡便なプロセスで作製できる可能性を示すことができた．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 シリコンゲルマニウム膜の断面電子顕微鏡像および組成分布
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の助成事業(JPJN14004)およびJST COI-NEXT(No. JPMJPF2204)の支援を受けた.
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.
- 八木他，第72回応用物理学会春季学術講演会，令和7年3月17日.
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