JPS62224981A - 非晶質半導体素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は非晶質半導体素子、特に内隅電池、光センサ−
、感光体、その他のアモルファス半導体素子として有用
な、１型層としてアモルファスシリコンゲルマニウム層
を有する非晶質半導体素子の長波長側での光感度の改良
に関するものである。

従来の技術 光起電力効果を利用した電子デバイスの代表的なものと
しては太陽電池を挙げることができる。

この太陽電池は、太陽エネルギー（０，３〜３μｍの広
い範囲に亘るスペクトル分布を有する）あるいはその他
の光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり
、今後のエネルギ一対策の一環として注目される技術の
一つである。この太陽電池による光エネルギーの電気エ
ネルギーへの変換は半導体の各種接合、例えばヘテロ接
合、ｐｎまたはｐ１ｎ接合あるいはショットキー接合な
どの最も基本的な性質である光起電力効果を利用するも
のであり、入射する光を吸収し、そこで電子・正孔対を
形成し、これが外部に取出されるといった機構により起
こる。

ところで、最近薄膜化・大面積化が可能であり、また組
成の大きな自由度を有し、電気的並びに光学的特性を広
い範囲で制御できるなどの興味ある各種利点を有するこ
とから、アモルファスシリコン（ａ−３ｉ：Ｈ）などの
アモルファス半導体薄膜が太陽電池材料として注目され
ており、これは、太陽エネルギー分布のピーク（５００
ｎｍ）近傍の光に対する吸収係数が結晶Ｓｉに比較して
１桁程大きく、成膜温度が低く、更に原料からグロー放
電分解によって直接膜形成でき、接合形成も容易である
等の興味深い特性を有している。

太陽電池を設計、製作し、実用化し得るまでにするため
には、光電変換効率を高めることが最も重要である。そ
こで、ｐｉｎ／ｐｉｙ１・・・・あるいはｎｉｐ／ｎｉ
ｐ・・・・という多層型構造とすることにより、ｎ層と
ｐ層とが直接々触している部分での再結合を利用して非
対称の起電力を得る構造のものが知られており、これに
よれば実質的に多数の太陽電池を直列に接続したことに
なり、大きな起電力を得ることができる。

また、変換効率の向上のためには広いスペクトル分布を
有する太陽エネルギーの全域に渡り、良好な吸収効率を
達成し得る構造、材料の選択を行うことが好ましい。こ
のために、ａ−３ｉ：Ｈに他の元素をモディファイアと
して添加し、ａ　−３ｉ　：　Ｈの禁止帯幅に変化をも
たせる検討が行われており、通常モディファイアとして
はシリコンと４配位結合し易い■族元素が使用されてい
る。

例えば、モディファイアとして炭素を用いると禁止帯幅
が広くなるので、これを太陽電池のｐ型層として光の入
射側に用いることにより、一層短波長光の有効利用が可
能となり、光電変換効率の向上を図ることが可能となる
。また、モディファイアとしてＧｅ　（アモルファスシ
リコンゲルマニウム：　ａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ）　、
５ｎＳＰｂ等の元素を用いると逆に禁止帯幅が小さくな
り、これをｉ型層として使用することにより太陽電池は
長波長光を吸収し易くなり、その有効利用が可能となる
。

一般には光の入射面から順に禁止帯幅が順次狭くなって
いくような構成、材料とすることにより広範囲の波長域
に亘る太陽エネルギーの有効利用が可能となる。

高効率、低価格の薄膜太陽電池材料として前記ａ　−８
ｉ　：　Ｈの１型層をキャリア発生源に持つアモルファ
スシリコン（ａ　−３ｉ　）太陽電池は、長波長感度を
有するがために極めて有望視されているが、ガラス／透
明電極／ｐｉｎ／金属電極構造のアモルファス太陽電池
を形成する際に、ｐおよびｎ型層をａ　−８ｉ　：　Ｈ
膜で形成し、また１型層をａ　−８ｉＧｅ：Ｈ膜で形成
したｐｉｎ構造では太陽電池特性が低く、従ってこのよ
うな構成の太陽電池を実用化し得るものとするためには
、その特性改善を図る必要があった。

以上、太陽電池について説明したが、同様なことは光セ
ンサ−、感光体、その他のアモルファス半導体素子につ
いても同様である。そこで、説明を簡単化するために、
以下太陽電池を例として記載するものとする。

従来の上記のような型の太陽電池は例えば第２図に示し
たようにガラス基板１と、その上に順次設けられた透明
電極２、アモルファス廠３　（ｐ型層４．１型層５およ
びｎ型層６とで構成される）および金属電極７からなっ
ている。このような構成では、即ちｐ型層としてのａ　
−３ｉ　：　）１層に続いてａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈの
１型層を有する構造では、ｐ型層中に添加された不純物
としての硼素（Ｂ）などが、成膜操作中に許容濃度以上
に１型層内に拡散したり、あるいは成膜室から混入して
、ｉ型層のｐ型層化を生じ、その結果１型層内の内部電
界が弱まり、出力特性の低下をもたらし、またＧｅが添
加された１型層と添加されていないｐ型層との界面で格
子不整合を生じることがしられている。これらの理由か
ら、出力電流、曲線因子等が大巾に低下し、太陽電池の
出力特性も低下する。即ち、出力電流、開放電圧、曲線
因子のいずれも低くなる。

更に、ｐ型層はｌ型層により多くの光を導入する役割と
電極の役割とを果す層であるが、特にｐ／ｌ界面近傍で
１型層の形成中に１型層中のゲルマニウムがｐ型層中に
拡散して、ｐ型層のバンドギャップエネルギーの低下を
きたし、ｐ型層として本来あるべき膜特性が劣化するた
めに、光導入機能を果さなくなる。その結果、ｌ型層に
到達する光量が低下し、太陽電池の出力電流の低下を招
く。

また、バンドギャップエネルギーの低下は開放電圧と関
連する拡散電位の低下につながり、結果として開放電圧
の低下をもたらす。

硼素Ｂの１型層からｐ型層への拡散、ｐ／ｉ層界面にお
ける格子不整合による電気的接合損失並びにｐ／ｉ層界
面近傍におけるＧｅ原子の拡散などの現象は上記のよう
に成膜操作中ばかりでなく、太陽電池の使用中にも生じ
、出力特性の劣化をきたす。

そこで、本発明者等はこのような従来法により得られる
アモルファス多層膜型太陽電池にみられた諸欠点を克服
し、高い信頼性と高い変換効率を達成し得るアモルファ
ス太陽電池を開発する上で、ａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ膜
を１型層として有し、またａ　−３ｉ：Ｈ（不純物を含
む）膜をｐ型層として有するｐｌｎ構造のアモルファス
太陽電池のｐ型層と１型層との間にバッファー層を設け
ることが有利であることを見出し、既に特許出顆してい
る。

即ち、該発明のアモルファス光起電力素子は、ｐ型アモ
ルファスシリコン層と、１型層モルファスシリコンゲル
マニウム層を含むｐｌｎ構造の光起電力素子であって、
上記ｐ型層と１型層との間に設ケラれた、１型層モルフ
ァスシリコンバッファー層を有することを特徴とするも
のであり、その基本構成は模式的に第３図に示すような
ものである。即ち、光入射側からａ−３ｉ：Ｈ膜からな
る型層４（ｐ）と、１型ａ−３ｉニドＩバツフア一層８
（ｉ、）と、ａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈからなるｌ型層５
　（ｉ２）とｎ型層６（ｎ）とを配置した構成となって
いる。このようにｐ−１層間にバッファー層１２を設け
ることによりｐ−１界面における電子−ホール間の再結
合を防止もしくは減少させ、短絡電流（Ｊｓ。）、曲線
因子（ＦＦ）の向上を図ることが可能となる。

そこで、実際にａ　−３ｉ　：　Ｈ膜をバッファー層と
したａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ非晶質半導体素子と、バッ
ファー層のないａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ非晶質半導体素
子の分光感度を比較してみると第４ａ図に示すように、
バッファー層を有するもの（曲線Ｘ）の方がこれを含ま
ないもの（曲線Ｙ）よりも短波長領域から可視光領域に
おいて、分光感度が上昇していることがわかる。しかし
ながら、長波長光（７００〜９００ｎｍ）の領域におい
ては光感度が優れず、バッファー層のない場合と殆ど同
程度でしかない。

これは、ａ　−３ｉ　：　Ｈ膜をバッファー層（ｌυと
した場合、ａ　−８ｉ　：　Ｈ膜は弱いｎ型の膜である
ために、ａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ非晶質半導体素子の構
造は第４ｂ図に示すようになると考えられ、ホール９が
ｈ層の高い障壁のために移動できないことによるものと
思われる。ここでＦＬはフェルミ準位を表す。

このような情況の下で、バッファー層１．を設けたａ　
−３ｉＧｅ　：　Ｈ非晶質半導体素子の長波長領域にお
ける吸収効率（光感度）を改良し、全波長領域で高い光
感度を有する半導体素子を開発することは高い光電斐換
効・ｔの太陽電池、高い光感度のセンサー、感光体等を
１！７る土で極めて重要である。

そこで、本発明の目的はｌ型層としてａ　−５ｉＧｃ：
）」膜を用い、かつｐ−ｉ層間にバッファー層を有する
非晶質半導体素子の長波長感度を改良し、広い波長範囲
で高い変換効率を実現し帰る非晶質半導体素子を提供す
ることにある。

問題点を解決するだめの手段 本発明者等は、非晶質半導体素子、特にｐ−ｉ眉間にａ
　−８ｉ　：　Ｈ膜からなる１型バツフア一層を有する
素子の長波長側の光感度または光電変換効率を改良すべ
く種々検討・研究を行った結果、該１型バツフア一層に
特定のドーパントを添加することが有効であることを知
り、目的とする長波長側での光感度が大ｒｌＪに改善で
き、広い波長域で有効な非晶質半導体素子を実現できた
。

即ち、本発明の非晶質半導体素子は、ａ　−８ｉＧｅ：
Ｈ膜を１型層として有する非晶質半導体素子のｐ−１層
間にａ　−３ｉ　：　Ｈ膜の１型バツフア一層を介在層
として設けたものであって、該バッファー層としてのａ
　−Ｓｉ　＋　Ｈに微量の硼素をドーパントとして添加
したことを特徴とするものである。

本発明の非晶質半導体素子において、ｐ、１、ｎ型層は
夫々水素および／またはフッ素を含有する。これはアモ
ルファス層が一般にグロー放電法、水銀増感光ＣＶＤ法
、直接励起光ＣＶＤ法等によりＳｉＨ，、ＧｅＨ４等か
ら形成されるが、この際に生成する水素ラジカルの不足
のために未結合手（ダングリングボンド）が残留し、こ
れが膜の欠陥を構成することから、ＨまたはＦを用いて
ダングリングボンドと結合させて、これをクーミネータ
として機能させていることに基づき含まれるものである
。

本発明の特徴である微量の硼素を含有するバッファー層
は３０〜５００人の範囲内の厚さを有する。

これは本発明において臨界的な条件であって、３０人に
満たない場合にはバッファー層としての機能、即ちｐ−
ｉ界面でのキャリヤ再結合阻止の役割を十分に果たすこ
とができず、一方５００人を越える場合には、キャリヤ
再結合阻止効果は十分であるが、下層（ａ−８ｉＧ（！
：　Ｈの］層）に到達する光量を著しく減じてしまい、
非晶質半導体素子のＪ、。

を大巾に低下させる。そのために、上記範囲内とするこ
とが好ましい。

また、１型層は通常幾分ｎ型となっており、これを真性
化する目的で■族元素、例えばＢ原子が許容範囲内で添
加されている。その里は０．２〜３ｐｐｍの範囲であり
、これも本発明においては臨界的な条件となる。即ち、
０．２ｐｐｍ未満では添加効果はなく、また３ｐｐｍを
越える場合にはｐ型となり好ましくない。

かくして本発明の非晶質半導体素子の基本構造は光入射
側からａ−３ｉ：ｔ−１膜のｐ型層と、微量の硼素（Ｂ
）を含むａ−３ｉ：Ｈの１型バツフア一層と、ａ　−３
ｉＧｅ　：　Ｉ−１膜（Ｂを含んでいてもよい）の１型
層およびａ−８ｉニド１のｎ型層とで構成され、実際に
はこれらを、第２図にみられるように、透明基板、透明
電極、および金属電極などと組合せて例えば太陽電池な
どきして利用される。この基本構成は１組のみでなく、
２ｍもしくはそれ以上積層して使用することができる。

このような本発明の非晶質半導体素子、例えば透明基板
、透明電極、上記１組の基本構成および金属電極の組合
せからなる素子の製造は以下のように行う。

まず、基板としては約１ｍｍの厚さのものが一般的であ
り、ガラス、セラミックス、プラスチック、軟鋼、＾）
、Ｃｕ等の金属あるいは合金、ステンレス鋼、モリブデ
ン等いずれも使用可能である。更に、電極層はＩＴ○（
インジウムスズ酸化物：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ　０ｘｉｄ
ｅ　）　、５ｎ０２等の透明導電膜、＾１等の金属など
公知のものを挙げることができる。

これら基板と電極とは光起電力素子の形状によって変化
し、基板が透明材料であり、基板側から光が入射する型
の他、基板を不透明材料で形成し、電極を透明材料で形
成して、光を電極側から入射するような構成とすること
も可能である。更に、基板を導電性材料で形成し、これ
に光電流・充電圧取出し用電極としての機能をも併せも
たせることもまた可能である。

電極層は一般に約５．００ＯＡ　（透明電極は約１μｍ
程度）であり、その形成はＣＶＤ法、蒸着法などの公知
の任意の方法で実施することができ、またそのパターン
化が必要な場合にはフォトリソグラフィーなどの常法が
利用できる。

各アモルファス層は」１記のような材料で構成され、プ
ラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、スパック法などにより形
成できる。例えばプラズマＣＶＤ法で形成する場合、ｎ
型層は５ｉｌ（、，５１２Ｈａ、Ｓ＋７などを主原料と
し、希釈ガスとしてのＨ２およびドーピングガスとして
のＰＨ，ｌ、＾ｓ　Ｈ３，５ｂ（ＣＨ３＞３、ｌＪｉ　
（Ｃｌ−１３）　３などを使用する。

また、】型層の形成はＳｉ１としテ５ｉｌ−１，、Ｓｉ
２Ｈ６、ＳｉＦ、を、またＧ＋３源としてＧｃｌｌ、、
ＧｅＦ＜を、更にｎ層と同様に希釈ガスとして１−１２
を用いる。バッファー層の形成には主原料としてＳ　ｉ
　）−１、、Ｓｉ２Ｈ６，５ＩＦ４などを希釈ガスの１
−１２などと共に使用し、ドーパントのＢｉｌとしては
ＢｚＨ６などを主原料ガスに対して０．５〜５　ｐｐｍ
の割合で添加する。

最後にｐ型層の形成には、８１′＃として５Ｉ８４、Ｓ
１２１１６、ＳｉＦ、などが、希釈ガスとしての１４２
と共に使用され、またドーピングガスとしてはＢ２）（
６などが有効である。

以上基板上にｐ−ｂ　−ｉ　−ｎ　（ｂ　：バッファー
層）なる順序で積層した例を示したが、これは逆の順序
即ちｎ−１−ｂ−ｐなる順序で基板側から積層すること
もできる。また、光入射側に反射防止コーティングを施
して、光の吸収効率の改善を図ることができ、この場合
ＩＴ○は反射防止コーティングとしての機能も有してい
るので光入射側の電極をＩＴＯで形成し、電極と反射防
止膜の機能とを併せ持たせることができる。その他の反
射防止コーティング材料としてはＳｉＣ，５１０２、Ｚ
ｒＯ２、Ｚｎ　Ｓ　、Ｓ１３　Ｎ４、Ｔａ２０５、八１
□０３．５ｊ１２０３、ＴｉＯ２など、あるいはＴａａ
　Ｏｓ　／　５Ｉ０２などの多層構造も利用できる。こ
れらは選ばれた材料の特性に応じて、例えば真空蒸着法
、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法等、公知の各種の成膜
法から最適のものを選択し、形成することができる。

昨月 非晶質半導体素子、例えばその代表的な素子としての太
陽電池などにおいては、これを実用化するためには光電
変換効率（Ｅｒｒ）、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（
ｊＳｏ）、曲線因子（ＦＦ）などの膜特性の改善を図る
ことが重要である。しかしながら、従来の特に多層型ア
モルファス太陽電池にあっては、使用する薄膜材料に問
題があったために良好な特性を有する製品が得られなか
った。

上記特性劣化の原因としては、ｐ／ｉ界面を横切って各
ｐ層および１層のドーパントあるいは添加元素が許容範
囲を越えて相互に拡散したり、あるいは成膜操作中に混
入すること、更にｐ／ｉ層界面での格子不整合に基く電
気的接合ロスが生じることなどが主なものであり、これ
らはｐ型層のバンドギャップエネルギーの低下をもたら
し、これは順次拡散電位を低下し、これと関連する開放
電圧を低下する。更に、１型層に達すべき光量を低下さ
せ、太陽電池の出力（変換効率）を大巾に低下させる。

上記の特性劣化をきたす現象は太陽電池の使用中にも発
生し、寿命の低下を招いていた。

ところで、本発明者等は既にドーパント、添加元素など
の拡散を生ずるｐ／ｉ層界面に、ａ　−３ｉ：Ｈからな
るバッファー層を設けることが、太陽電池の各種特性の
劣化につながる要因を排除するのに有効であることを見
出している。即ち、Ｇｅを添加してないａ−３ｉ：ｌ（
層（バッファー層）がドーパント（９層中のＢなど）お
よび／または添加元素（ｌ型層中のＧｅなど）のｐ型層
、１型層相互間の拡散に対するバリヤ一層あるいはバッ
ファー層として機能し、夫々の膜特性の変性を有効に防
止し、本来の膜特性を昶、持することを可能にした。

従って、６ｅの拡散・侵入に基くｐ型層のバンドギャッ
プエネルギーの低下並びに１型層への光量の低下を生じ
ることがなく、ｌ型層により多くの光を導入し、また電
極として十分に機能するというｐ型層本来の特性を十分
に発揮させることができた。

一方、ｌ型層についてみても、ｐ型層中のＢが拡散・侵
入することによりｐ型層化することがなく、従って１型
層は十分な強度の内部電界を維持し、結果として太陽電
池の出力特性ミ即ち出力電流、開放電圧、曲線因子いず
れの特性においても優れた値を与えた。

ａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ膜はＧｅの添加量の調節により
、１型層の禁止帯幅を変えることができ、従ってこのよ
うな膜を１型層として用いたアモルファスシリコン太陽
電池は高い長波長感度を有するために有効とされている
ので、上記のような構成としてｌ型層並びにｐ型層の安
定性を保証することにより、著しく優れた長波長感度を
有する、ひいては光電変換効率の高い太陽電池、光起電
力素子を得ることが可能となる。

しかしながら、このようなバッファー層（ａ−３ｉ　：
　Ｈ膜）を設けた場合においても、ａ　−３ｉ　：　Ｈ
膜が弱いｎ型の膜であることから、素子自体のバンド構
造がホールの移動を阻止するほどの高い１型層（バッフ
ァー層）の障壁が形成されるために長波長感度、特に７
００〜９００ｎｍの範囲の領域における感度は満足なも
のとはいえなかった。

そこで、本発明ではａ−８ｉ：ｌ（からなるバッファー
層内に微量のＢ元素を添加して、これを真性化もしくは
弱いｐ型層に転化することによりｌ型層のホール移動に
対する障壁を低下させ、上記領域における長波長感度を
改善することができた。

このことを添付第５ａ図および第５ｂ図を参照して考察
すると、ａ　−６ｉＧｅ　：　Ｈの１型層５を有する非
晶質半導体素子のバンド構造は本来第５ａ図に示すよう
な構造をとるが、１型層５と、これに隣接するｐ層４と
の間に設けたバッファー層８にＢ元素を添加することに
より、得られるバッファー層８′のフェルミ準位と価電
子帯の幅（Ｅｖ　）が小さくなり（第５ｂ図参照）、長
波長側において発生ずるホール９の移動も大きくなる。

尚、これらの図において１０は電子を表す。

かくして、以下の実施例で証明するように短波長〜長波
長の広域に亘り、高い光感度（変換効率）を有する実用
化に有利な非晶質半導体素子が得られる。

また、本発明の非晶質半導体素子の構造は、従来のもの
についてみられたように、使用中にｐ型層・ｌ型層相互
間のＧｅ５Ｂ等の拡散を生じ、特性劣化を生ずることも
ない。即ち、極めて耐用寿命の長い、高信頼度の製品が
提供できることになる。

更に、本発明の非晶質半導体素子では従来の製品と同様
に反射防止コーティングを光入射側に施して、光の吸収
効率を高め、該素子の変換効率（光感度）を一層良好な
ものとすることができる。

その態様としては所定の波長域に対する単一の反射防止
膜を設けるか、あるいは屈折率の異る材料の膜を２層以
上組合せてより広い波長範囲に亘る光に対して有効な積
層膜とすることもできる。

本発明による構成は、ｌ型層としてａ　−３ｉＧｅ　：
Ｈ膜を用いた各種の非晶質半導体素子に対して有効であ
り、また本発明の構造を有する光起電力素子と他の光起
電力素子とを組合せて直列に接合したタンデム型太陽電
池あるいはマルチカラー太陽電池などの構成要素として
使用することもできる。

凍１忽 以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、
本発明は以下の例により何隻制限されない。

実施例１ 添付第１図に本発明の非晶質半導体素子の好ましい基本
構造の実施例を示した。図から明らかな如く、この実施
例は光入射側から厚さ１５０人のａ−３ｉ　：　Ｈのｐ
型層４（ｐ）と、厚さ８０人のＢをドープしたａ−３ｉ
：Ｈのバッファー層８’　（ｉ、）　　と、厚さ２００
０人のａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ膜の１型層５　（ｉ２）
と、３００人のａ−３ｉ：Ｈ膜からなるｎ型層６（ｎ）
で構成されるｐｉｎ接合素子であり、これは例えば太陽
電池、光センサ等として有用である。

作製例１ 各薄膜層の形成方法としては水銀増感光ＣＶＤ法を採用
し、Ｅ９　（禁止帯幅）！＝ｉ１．４ｅＶのａ−６ｉＧ
ｅ　：　Ｈ膜を１型層として用いた、ａ　−３ｉＧｅ　
：　Ｈ非晶質半導体素子を種々作製し、これらサンプル
の物性について比較検Ｊ・１シた。これ等サンプルとし
ては以下のような３種（Ａ、Ｂ、Ｃ）のものを作製した
。

Ａ（比較サンプル）：バッファー層を含まないａ　−３
ｉＧｅ　：　Ｈ太陽電池； Ｂ（比較サンプル）：Ｂを含まないバッファー層を有す
るａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ非晶質半導体素子；ＣＡＢを
２，２ｐＰｍ添加したバッファー層を有するａ　−３ｉ
Ｇｅ　：　Ｈ非晶質半導体素子。

尚、・Ａ、Ｂ、Ｃ共にバッファー層以外のｐｌｌおよび
ｎ層の形成条件は同一とした。以下の第１表にｐ、ｉ、
ｎ層の作製条件を示した。

一方、バッファー層（ａ−３ｉ：Ｈ膜）の作製条件は、
原料ガスとしてＳｉ　！（４（Ｂ２１−１ｓ）を用い、
Ｔ。

−１９０℃、Ｔ、、ｇ＝［ｉ０℃、圧力−５Ｔｏｒｒお
よび膜厚を８０人と設定した。かくして得た各妊ンプル
につき分光感度を測定し、結果を第６図に示した。

第６図の結果から明らかな如く、バッファー層のない公
知の構成を有するΔ群のサンプルに比較して、バッファ
ー層を有し、Ｂ元素を添加していないＢ群のサンプルは
、既に第４ａ図に示したように短波長域で分光感度が改
善されており、また本発明による０群のサンプルはＡ群
のサンプルに比して短波長および長波長域即ち、全領域
に亘り分光感度は大巾に改善され、Ｂ群のサンプルと短
波長域での分光感度は殆ど同じあるが、長波長域での分
光感度は大ｒｌ＋に改善されたことがわかる。

この結果から、本発明の非晶質半導体素子の有用性は明
らかである。

発明の効果 以上詳しく述べたように、本発明によれば、ａ−３ｉＧ
ｅ　：　Ｈ膜を１型層として使用した各種非晶質半導体
素子は、ｐ−１層間に微量の硼素をドーピングした初定
の厚さのバッファー層を介在させたことにより、従来問
題となっていた、特に長波長領域での分光感度が大巾に
改善され、従来のバッファー層をもたないものと比較し
て短波長から長波長に亘る広い波長範囲で大［１１に高
められた分光感度を有する各種非晶質半導体素子を得る
ことが可能となった。これは、長波長側で発生するホー
ルに対して、従来のバッファー層では高い障壁を形成し
、その移動を阻害していたが、この障壁が硼素原子の添
加によって低下されることによるものであると考えられ
る。

かくして、本発明によれば、分光感度に優れた各種非晶
質半導体素子、例えば太陽電池、光センサーをはじめと
する光電変換素子、感光体、あるいはこれ以外の非晶質
半導体素子を有利に得ることが可能となり、本発明はこ
れらを実用化する上で極めて重要な技術であると思われ
る。

【図面の簡単な説明】

添付第１図は本発明の非晶質半導体素子の好ましい実施
例の基本的構成を説明するための模式的な断面図であり
、 第２図は従来のバッファー層をもつ同様な素子（太陽電
池）の構成を説明するだめの模式的な断面図であり、 第３図は第１図と同様な従来の非晶質半導体素子の基本
構造を示す松式的断面図であり、第４ａ図は第３図に示
した構成のおよびバッファー層をもたない構成の分光感
度を比較して示したグラフであり、第４ｂ図は第３図の
構成の素子のバンド構造を示す模式的な図であり、第５
ａ図および第５ｂ図は夫々第３図および第１図に示した
構成の半導体素子のバンド構造を比較して示した図であ
り、 第６図は実施例で（ひられた各サンプルの分光感度を比
較して示したグラフである。 （主な参照番号）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）アモルファスシリコンゲルマニウム層をｉ型層と
   して使用した非晶質半導体素子のｐ−ｉ層間にアモルフ
   ァスシリコンのバッファー層を介在層として設けた非晶
   質半導体素子において、 上記バッファー層としてのアモルファスシリコン層に微
   量の硼素を添加したことを特徴とする高光感度非晶質半
   導体素子。
2. （２）上記バッファー層における硼素の添加が該バッフ
   ァー層の原料ガスに対して硼素源を０．５〜５ｐｐｍ添
   加することにより行われることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の高光感度非晶質半導体素子。
3. （３）上記硼素源がＢ＿２Ｈ＿６であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の高光感度非晶質半導体素
   子。
4. （４）上記バッファー層の厚さが３０〜５００Åの範囲
   内であることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３
   項のいずれか１項に記載の高光感度非晶質半導体素子。
5. （５）太陽電池であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１〜４項のいずれか１項に記載の高光感度非晶質半導
   体素子。
6. （６）光センサーであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１〜４項のいずれか１項に記載の高光感度非晶質半
   導体素子。
7. （７）感光体であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １〜４項のいずれか１項に記載の高光感度非晶質半導体
   素子。