黑料网

国立大学法人東海国立大学機構 黑料网大学院工学研究科の福田 啓介 博士前期課程学生（研究当時）、宮本 聡 特任講師、宇佐美 徳隆 教授は、大阪大学大学院工学研究科?東洋アルミニウム半導体共同研究講座のダムリン マルワン 特任教授（東洋アルミニウム株式会社シニアスペシャリスト）、東北大学金属材料研究所の藤原 航三 教授、奈良先端科学技術大学院大学の浦岡 行治 教授らとの共同研究で、東洋アルミニウム株式会社の独自技術により作製される特殊なペーストをシリコン単结晶基板に印刷して热処理を行うことで、高品质なシリコンゲルマニウム半导体^注1）を非真空で実现することに成功しました。
本研究成果は、超高効率多接合太阳电池^注2）の低コスト化の贡献に期待できます。
宇宙用の超高効率多接合太阳电池では、ゲルマニウム基板の上に複数の化合物半導体薄膜太阳电池を重ねることで高いエネルギー変換効率を実現しています。しかし、ゲルマニウム基板が製造コストの50%以上を占めており、地上での利用に向けては安価な材料で代替することが課題となっていました。そこで本研究は、アルミニウムとゲルマニウムの合金を含む特殊なペーストをシリコン基板上に印刷し、わずか数分間の熱処理を行うことで、高品質なシリコンゲルマニウムの膜を実現しました。安価なシリコン基板上に作製されたシリコンゲルマニウム膜を、化合物半導体の基板として利用することで、超高効率多接合太阳电池の製造コストを1/10以下にすることが期待されます。
本研究成果は、2022年9月12日午後6時（日本時間）付イギリスのNature Research社が発行する自然科学誌「Scientific Reports」に掲載されました。
本研究は、日本学术振兴会科学研究费补助金基盘研究（础）、东北大学金属材料研究所における共同研究のもとで行われたものです。

【ポイント】

?アルミニウムとゲルマニウムの合金を成分に含む特殊ペーストを用いて、高品质なシリコンゲルマニウム半导体の膜をシリコン基板上に実现。
?製造プロセスはペーストの印刷と数分程度の热処理であり极めて简便。
?超高効率太阳电池のコストの50%以上を占めるゲルマニウム基板を代替し、飛躍的な低コスト化に貢献する可能性。

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【用语説明】

注1）シリコンゲルマニウム半导体：
シリコンとゲルマニウムが任意の比率で混ざった半导体であり、ダイヤモンドと同じ结晶构造を持つ。

注2）多接合太阳电池：
種類の異なる半導体を幅広い波長の光を吸収できるように直列に接続し高い効率を得ようとする太阳电池。宇宙用には、高価なゲルマニウム基板上にガリウムヒ素やインジウムガリウムリンなどの化合物半導体薄膜が作製されている。

【论文情报】

雑誌名：Scientific Reports
論文タイトル：Epitaxial growth of SiGe films by annealing Al-Ge alloyed pastes on Si substrate
著者：Keisuke Fukuda, Satoru Miyamoto, Masahiro Nakahara, Shota Suzuki, Marwan Dhamrin, Kensaku Maeda, Kozo Fujiwara, Yukiharu Uraoka, and Noritaka Usami
DOI: 10.1038/s41598-022-19122-7
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【研究代表者】