JPS58168215A - 非晶質半導体 - Google Patents
非晶質半導体Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新たな電子材料として注目されていも一品質亭
導体ＫＩＩする。
導体ＫＩＩする。
非晶質半導体の代表的准ものが非晶質シリフンで番９．
太陽電池、光センナ、電界効果形トラン２スー、及び撮
儂管、電子写真感光体（シビーマシンのドラムを會む）
などに応用が進められている。非晶質シリコン嬬真空蒸
着、スパッタリングキどによ勤得られることが古くから
知られていたが、この種の材料は構造欠陥（３ダングリ
ングボンドというシリコン原子間の結合が切れた状態）
が高密度に存在するため電子材料と−して応用価値の低
いものであった。ところが８ｉＨ４ガスをグ誼−放電Ｋ
Ｊ、Ｄプラズマ分！シて基板上に堆積することにより得
られる非晶質シリコンは膜中に組み込オｎた水嵩がダン
グリングボンドを終端するためダングリングボンドｊｌ
Ｏ−１０ｉｓ １１度まで低くすること空でき、はう
嵩塾ど３Ｂ族あるいはプんなどの５Ｂ族元率を微量添加
することにより電気伝導のタイプをａｌｌ（正孔による
伝導）にし九りｎ１ｌ（電子ＫＬる伝導）に制御するこ
とが可能になり７ｔｏ、これは８五とＨとの二元素材層
であり。
太陽電池、光センナ、電界効果形トラン２スー、及び撮
儂管、電子写真感光体（シビーマシンのドラムを會む）
などに応用が進められている。非晶質シリコン嬬真空蒸
着、スパッタリングキどによ勤得られることが古くから
知られていたが、この種の材料は構造欠陥（３ダングリ
ングボンドというシリコン原子間の結合が切れた状態）
が高密度に存在するため電子材料と−して応用価値の低
いものであった。ところが８ｉＨ４ガスをグ誼−放電Ｋ
Ｊ、Ｄプラズマ分！シて基板上に堆積することにより得
られる非晶質シリコンは膜中に組み込オｎた水嵩がダン
グリングボンドを終端するためダングリングボンドｊｌ
Ｏ−１０ｉｓ １１度まで低くすること空でき、はう
嵩塾ど３Ｂ族あるいはプんなどの５Ｂ族元率を微量添加
することにより電気伝導のタイプをａｌｌ（正孔による
伝導）にし九りｎ１ｌ（電子ＫＬる伝導）に制御するこ
とが可能になり７ｔｏ、これは８五とＨとの二元素材層
であり。
ａ−８ｉ：Ｈと表現される＊ ａ−ａｔ：Ｈか電子材料
として前述の用途に応用できることが判明して以来％ａ
−８ｉ：Ｈはグロー放電法のみならず１反応性スパッタ
リング、ＣＶＤ法、イオンクラスタビーム法、イオ／ビ
ームスバッタリングなどによっても合成できることが確
認されている。またＨ以外のハロゲン元素もダングリン
グボンドのターミネータとして有効でありその代表的な
ものとしては水素２共に弗素を添加したａ −８ｔ ：
Ｆ ： Ｈがある。
として前述の用途に応用できることが判明して以来％ａ
−８ｉ：Ｈはグロー放電法のみならず１反応性スパッタ
リング、ＣＶＤ法、イオンクラスタビーム法、イオ／ビ
ームスバッタリングなどによっても合成できることが確
認されている。またＨ以外のハロゲン元素もダングリン
グボンドのターミネータとして有効でありその代表的な
ものとしては水素２共に弗素を添加したａ −８ｔ ：
Ｆ ： Ｈがある。
またシリ′コンとＧｅ あるいはＣなど他の４Ｂ族元素
と水素より成るａ−８ｉＧｅ：Ｈ，ａ−８ｉＣ：Ｈなど
も合成され、主として太陽電池の材料として応用が検討
されている。
と水素より成るａ−８ｉＧｅ：Ｈ，ａ−８ｉＣ：Ｈなど
も合成され、主として太陽電池の材料として応用が検討
されている。
体材料であるが依然としてダングリングボンドが１０〜
１Ｇ ａｍ 程度存在する欠点を持っている。
１Ｇ ａｍ 程度存在する欠点を持っている。
ダングリングボンドの存在はａ−８ｉ：Ｈを用いた太陽
電池の例で説明すると入射光のエネルギーに１すａ−８
ｉ：Ｈ中に発生した電子あるいは正孔のライフタイムを
蛾纏し再結合をうながし期待される光電＃ｌよ）低い電
流しか外部回路に取り出すことが出来ず、光電変換効率
を単結晶シリコンを用い危太−電亀より低（制限してい
る。
電池の例で説明すると入射光のエネルギーに１すａ−８
ｉ：Ｈ中に発生した電子あるいは正孔のライフタイムを
蛾纏し再結合をうながし期待される光電＃ｌよ）低い電
流しか外部回路に取り出すことが出来ず、光電変換効率
を単結晶シリコンを用い危太−電亀より低（制限してい
る。
本働−は上達の欠点金除去して、ダングリングぽンドが
少なく、実用性のすぐれた。非晶質半導体材料を提供す
ることを目的とする。
少なく、実用性のすぐれた。非晶質半導体材料を提供す
ることを目的とする。
この目的は、非晶質半導体が周期表の４Ｂ族に属する元
素を主成分とし、水素あるいは７Ｂ族および１人族のい
ずれかに属する元素、６Ｂ族および２人族のいずれかに
属する元素ならびに５Ｂ族および３ム族のいずれかに属
する元素の各々を副成分として成ることによって達成さ
れる。
素を主成分とし、水素あるいは７Ｂ族および１人族のい
ずれかに属する元素、６Ｂ族および２人族のいずれかに
属する元素ならびに５Ｂ族および３ム族のいずれかに属
する元素の各々を副成分として成ることによって達成さ
れる。
前出のａ８１ ：Ｈ、ａ−８ｔ ： Ｆ ：Ｈ、ａ−８
ｉＧ ｅ ：Ｈ。
ｉＧ ｅ ：Ｈ。
ａ−８ｉＣ：Ｈ＠ど＃２．８轟、Ｇｅ、Ｃなど４Ｂ族元
ｌｌ！によふ共有曽舎を骨格として成）立っている。
ｌｌ！によふ共有曽舎を骨格として成）立っている。
これら４Ｂ族元ｊＩ扛長距離的にランダムな原子配
。
。
列をなす非晶質状態においても、近接原子間では４ｅ位
曽合の規則性を保とうとする。このことが細晶半導体に
おけるバンド構造に近い電子構造を上記非晶質半導体が
示す理由であるが、そのｆｆ１１１４Ｂ族原子相互の位
置関係がずれると結金手の一部が未結合状−で残りダン
グリングボンドになり島いという構造柔軟性を欠く性質
につながっている。
曽合の規則性を保とうとする。このことが細晶半導体に
おけるバンド構造に近い電子構造を上記非晶質半導体が
示す理由であるが、そのｆｆ１１１４Ｂ族原子相互の位
置関係がずれると結金手の一部が未結合状−で残りダン
グリングボンドになり島いという構造柔軟性を欠く性質
につながっている。
本発明の理念は、４Ｂ族原子ｔＣ，８Ｉ、Ｇｅ、８ｎ。
ｐｂ）を主構成要素とする非晶質半導体に一配位傾向を
持つＨあるいはＩＡあるいは７Ｂ族原子（Ｆ。
持つＨあるいはＩＡあるいは７Ｂ族原子（Ｆ。
ＣＩ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔ、Ｌｉ、Ｎａ、に、Ｒｂ、Ｃｍ、
Ｆｒ）のみならず、二配位傾向を持つ６Ｂあるいは２Ａ
族原子（０，８，８ｅ、Ｔｅ、Ｐｏ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ
、８ｒ。
Ｆｒ）のみならず、二配位傾向を持つ６Ｂあるいは２Ａ
族原子（０，８，８ｅ、Ｔｅ、Ｐｏ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ
、８ｒ。
Ｂａ、Ｒａ）および三配位傾向を持つＳＢあるいは３Ａ
族原子（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、８ｂ、Ｂｉ、８ｃ、Ｙなど）を
少なくともそれぞれ一種類ずつ非晶質半導体の基本的性
質を損なわない＠駅の量と添加することＫより、これら
配位傾向の異なる各添加原子の結つ１ 合に対する柔軟性の組合わせＫよ鰺ダングリングボンド
の一生を抑制するととにあゐ。
族原子（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、８ｂ、Ｂｉ、８ｃ、Ｙなど）を
少なくともそれぞれ一種類ずつ非晶質半導体の基本的性
質を損なわない＠駅の量と添加することＫより、これら
配位傾向の異なる各添加原子の結つ１ 合に対する柔軟性の組合わせＫよ鰺ダングリングボンド
の一生を抑制するととにあゐ。
以下本発明ｔＷＪを引用して実施例について説明する０
図に示すようＫＩＩ面研摩したステンレス鋼扱 基＃ｈｌの上に先ずｐ形層ハ５００Ａの厚さに形成した
・この層２は、ガス圧力Ｑ、５ＴｏｒｒＫおける２０ｗ
ａＪｌｋ電電力による電電−放電分解により２５０℃Ｋ
ｌｌ熱された基板上に形成された。ガス材料として８１
Ｈ４會用−た場合には全知のａ−８１：Ｈ層が、（８１
Ｈ，＋Ｎ、 ＋０． ）６混合ガス（Ｎ、７８１Ｈ４＝
０、／８ｉＨ，＋１１ｉ ）を用いた場合には本発明に
よる二配位元素のＮも會んだｍ−８１：Ｈ：Ｏ：Ｎ層が
生じた・ただし、伝装置をｎ形化するために、ＰＨ，ガ
スをＰＨ，／８ ｌＨ，−１毫ル嘔の開会でそれぞれ添
加した０次に、厚畜フ０ＱＯＡの無添加９ＢＩＰＨ，ガ
スを添加しない纜かは同一の条件で形成した後、１ｏｏ
ｉの厚１ｐ形層４ｔガス材料ＫＢＪ（魯ガメｔＢ、Ｈ＠
／８１Ｈ４−１モル悌加えるほか社同−条件で形成した
。畜らに、ｐ形層４の上Ｋ１００Ｏλの厚さの！テ０（
８ｒ％を添加したＩｎｇｏｔ）透明電極層ｓｔ、その上
に局部的ＫＡＩ 電極層６を電子ビーム蒸着法で積層し
た。得られ九二種類の太陽電池の出力脣性會ソーラシ建
ユレータの疑似太陽木（１００ｍｗ／ｊ）のもとで橢定
しｔ結果を第１表に示す。
図に示すようＫＩＩ面研摩したステンレス鋼扱 基＃ｈｌの上に先ずｐ形層ハ５００Ａの厚さに形成した
・この層２は、ガス圧力Ｑ、５ＴｏｒｒＫおける２０ｗ
ａＪｌｋ電電力による電電−放電分解により２５０℃Ｋ
ｌｌ熱された基板上に形成された。ガス材料として８１
Ｈ４會用−た場合には全知のａ−８１：Ｈ層が、（８１
Ｈ，＋Ｎ、 ＋０． ）６混合ガス（Ｎ、７８１Ｈ４＝
０、／８ｉＨ，＋１１ｉ ）を用いた場合には本発明に
よる二配位元素のＮも會んだｍ−８１：Ｈ：Ｏ：Ｎ層が
生じた・ただし、伝装置をｎ形化するために、ＰＨ，ガ
スをＰＨ，／８ ｌＨ，−１毫ル嘔の開会でそれぞれ添
加した０次に、厚畜フ０ＱＯＡの無添加９ＢＩＰＨ，ガ
スを添加しない纜かは同一の条件で形成した後、１ｏｏ
ｉの厚１ｐ形層４ｔガス材料ＫＢＪ（魯ガメｔＢ、Ｈ＠
／８１Ｈ４−１モル悌加えるほか社同−条件で形成した
。畜らに、ｐ形層４の上Ｋ１００Ｏλの厚さの！テ０（
８ｒ％を添加したＩｎｇｏｔ）透明電極層ｓｔ、その上
に局部的ＫＡＩ 電極層６を電子ビーム蒸着法で積層し
た。得られ九二種類の太陽電池の出力脣性會ソーラシ建
ユレータの疑似太陽木（１００ｍｗ／ｊ）のもとで橢定
しｔ結果を第１表に示す。
第 １１！
これより、本発明によるａ−８ｉ：Ｈ：Ｏ：Ｎ太陽電池
の性能が公知のａｓｔ：）ｉ太陽電池に比較して著しく
改善されていることが明らかである。ガス材料としてＮ
、ガスおよび０鵞ガスの二種類の代りＫＮＯまたはＮＯ
！ガスの一種Ｉ［を用いてもよく、ガスの種類が減する
ので便利である。
の性能が公知のａｓｔ：）ｉ太陽電池に比較して著しく
改善されていることが明らかである。ガス材料としてＮ
、ガスおよび０鵞ガスの二種類の代りＫＮＯまたはＮＯ
！ガスの一種Ｉ［を用いてもよく、ガスの種類が減する
ので便利である。
第１表に示し危効果は、 Ｈ，８あるいＦｉＨ，８ｅと
Ｎ、あるいはＮＨ，との組合せＫよる添加ガスを８ｉＨ
４に混合して、−配位元素のＨ１三配位元索のＮのほか
に二配位元素の８６．、、、、るいＦ１８ｅを添加し次
場合にも認められた。仁のことは一配位、二配位、配位
位の元素が主成分である四配位元素と共存することによ
り、配位傾向の組合せから高いダングリングボンド抑制
効果が生じたもので、各配位元素の組合せであれば同様
の効果が期待できる。たえし１元素の原子半径に応じて
組成比が変わることＦ！！！＆然である。
Ｎ、あるいはＮＨ，との組合せＫよる添加ガスを８ｉＨ
４に混合して、−配位元素のＨ１三配位元索のＮのほか
に二配位元素の８６．、、、、るいＦ１８ｅを添加し次
場合にも認められた。仁のことは一配位、二配位、配位
位の元素が主成分である四配位元素と共存することによ
り、配位傾向の組合せから高いダングリングボンド抑制
効果が生じたもので、各配位元素の組合せであれば同様
の効果が期待できる。たえし１元素の原子半径に応じて
組成比が変わることＦ！！！＆然である。
本斃−は四配位元素を主成分とする非晶質半導体のダン
グリングボンドの抑制を、−配位、二配位、三配位の真
なる配位傾向を有するターミネータの組合せＫよ）行う
ものであり、これにより特性のすぐれた非晶質半導体装
置の製造が可能になる。すなわち、上述のステンレス鋼
基板を用いた太陽電池ばかりでなく、ガラス基板を用い
た太陽電池、各種光センサなどの他の半導体装置の構成
材料として極めて有効に適用できるので、本発明の効果
はすこぶる大である。
グリングボンドの抑制を、−配位、二配位、三配位の真
なる配位傾向を有するターミネータの組合せＫよ）行う
ものであり、これにより特性のすぐれた非晶質半導体装
置の製造が可能になる。すなわち、上述のステンレス鋼
基板を用いた太陽電池ばかりでなく、ガラス基板を用い
た太陽電池、各種光センサなどの他の半導体装置の構成
材料として極めて有効に適用できるので、本発明の効果
はすこぶる大である。
＠ｌは本発明の対象の一例である太陽電池の断面図であ
る。
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ）周期表の４Ｂ族に属すゐ元素１を主成分、とし、水
嵩あるいは７Ｂ族および１＾族の、いずれかく属する元
素、６Ｂ族およ・び２ム＠０いずれかに属する元素なら
びに５Ｂ族および３ム族のいずれかに属する・元素の各
々を副成・分として成る、”ごとを脣黴とする非晶質半
導体。 ゛ ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体において。 シリ−コンを主成分とし、水素、酸素７および窒素４を
副成分とすること１特徴とする非晶質半導体・３）４１
許請求の範ｉ！１５１１１項記載の半導体において、シ
リコンを主成分とし、水素、硫黄および窒素を副成分と
する仁とｔ％黴とする非晶質半導体。 ４）・特許請求の範囲第１項記叡の半導体において。 シリコンを主成分とし、水嵩、セレンおよび電、素を副
成分とするこ、と會脣黴とする非晶質半導体・
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57051586A JPS58168215A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 非晶質半導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57051586A JPS58168215A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 非晶質半導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168215A true JPS58168215A (ja) | 1983-10-04 |
Family
ID=12891031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57051586A Pending JPS58168215A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 非晶質半導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58168215A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222277A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置及びその製造方法 |
| US4735822A (en) * | 1985-12-28 | 1988-04-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing an electronic device having a multi-layer structure |
| JPS63182551U (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-24 | ||
| US4798809A (en) * | 1985-12-11 | 1989-01-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for preparing photoelectromotive force member |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54145539A (en) * | 1978-05-04 | 1979-11-13 | Canon Inc | Electrophotographic image forming material |
| JPS56105627A (en) * | 1980-01-28 | 1981-08-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacture of amorphous semiconductor |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP57051586A patent/JPS58168215A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54145539A (en) * | 1978-05-04 | 1979-11-13 | Canon Inc | Electrophotographic image forming material |
| JPS56105627A (en) * | 1980-01-28 | 1981-08-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacture of amorphous semiconductor |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222277A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置及びその製造方法 |
| US4798809A (en) * | 1985-12-11 | 1989-01-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for preparing photoelectromotive force member |
| US4735822A (en) * | 1985-12-28 | 1988-04-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing an electronic device having a multi-layer structure |
| JPS63182551U (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-24 |
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