非平衡状態を達成するプロセス

[11-05] 四元系ケステライト化合物Cu2ZnSnS4単結晶成⻑

^〇永岡 章¹、吉野 賢二¹ (1. 宮崎大学)

司会:野瀬 嘉太朗(京都大学)

新規太陽電池材料の一つであるCu2ZnSnS4(CZTS)は、レアメタルを含まず、構成元素が地球上に豊富にあるため低コスト材料として注目されている。基礎研究であるCZTS 単結晶成長及び単結晶を用いた基礎物性評価は、応用面であるデバイス作製と比べてほとんど報告されていない。更なる高効率化を達成するためには、詳細なCZTSの物性を明らかにする必要があり、信頼性のある物性を求めるには単結晶を用いた評価、すなわち高品質な CZTS 単結晶成長技術の確立が必要不可欠である。本発表では、融点以下で結晶成長可能な溶液成長の一つである移動ヒーター法(THM)を採用し、溶媒であるSnとCZTS 種結晶の相関関係を、作成したCZTS-Sn擬二元系状態図から明らかにし、良質な CZTS 単結晶成長に成功した。ホール効果温度変化測定から、CZTS 単結晶中の電気伝導プロセスの解析を行った。伝導率の温度変化から低温において、欠陥によるホッピング伝導が支配的であることを明らかにした。さらに活性化エネルギー 130 meV という大きなエネルギーを持つ欠陥が結晶中に存在することを突き止めた。