新素材の材料化学の最前線

[3817] 規則－不規則変態を利用した半導体材料の物性制御

^○野瀬嘉太郎¹, 中塚滋¹ (1.京都大学工学研究科)

司会:邑瀬邦明(京都大学)

キーワード：カルコパイライト, 閃亜鉛鉱, バンドギャップ, 規則度

我々のグループでは、カルコパイライト型の結晶構造をとる化合物半導体の太陽電池への応用について研究を行っている。この物質群の中には高温で閃亜鉛鉱型構造に構造相変態する物質がある。例えば、ZnSnP₂の場合Pの副格子はfcc構造であり、ZnとSnはその四面体位置を占めている。ZnとSnから成る副格子に着目すれば、カルコパイライト/閃亜鉛鉱の相変態はCu-Au系のL1₂/fcc変態に代表されるような規則－不規則変態とみなすことができる。本講演では、この相変態を利用したZnSnP₂のバンドギャップ制御について紹介する。一般的なバンドギャップ制御は固溶体を利用して行われるが、組成を変化させずにバンドギャップが変化する点は興味深い。本研究では、結晶作製時の冷却速度を変化させることにより規則度を変化させ、さらに、規則度に応じてバンドギャップも系統的に変化することから、規則度制御によりバンドギャップを制御できることを実証している。講演では、アニールによる規則度の回復とバンドギャップ変化についても紹介する。