九州大学 エネルギー基盤技術国際教育研究センター

光電変換技術研究分野 – Tsuyoshi YOSHITAKE –

エネルギー変換部門 光電変換技術研究分野

准教授

吉武 剛
– Tsuyoshi YOSHITAKE –

専門分野

応用物理 薄膜工学

所属

総合理工学研究院

研究テーマ事例

  • 超ナノダイヤモンド膜による新規光電変換素子の創製
  • 鉄シリサイド半導体による近赤外域光電変換素子の創製
  • Fe-Si系半導体/強磁性体スピントロニクスデバイスの創製
  • 物理気相成長法による硬質ナノダイヤモンドの創製とハードコーティングへの応用
  • 汎用単結晶基板上への立方晶AlN薄膜の成長と単結晶ダイヤモンド膜成長のための下地層としての応用
  • 研究概要

    オプトエレクトロニクス材料、特に環境低負荷材料から構成される新規材料による光電変換素子に関する研究開発を行っています。具体的には、10 nm以下の無数のダイヤモンドのナノ微結晶(ultrananocrystalline diamond: UNCD)と水素化アモルファスカーボン(hydrogenated amorphous carbon: a-C:H)のマトリックスから成るナノ微結晶ダイヤモンド/アモルファスカーボン(UNCD/a-C:H)混相体とベータ鉄シリサイド半導体の光電変換素子への応用を目指しています。研究は実験により行っており、その実験内容は物理気相成長法を駆使した薄膜創製から、得られた膜の構造および光電子物性評価、更には薄膜創製技術とリソグラフィーなどを組み合わせることによるデバイス試作とそのパフォーマンス評価までと、材料創製の基盤レベルからデバイス応用までを一貫して行っています。

UNCD/a-C:H膜の電子線回折パターンとダイヤモンド111回折リングの一部で結像された断面TEM暗視野像

UNCD/a-C:H膜の電子線回折パターンとダイヤモンド111回折リングの一部で結像された断面TEM暗視野像

無数のナノ微結晶ダイヤモンドとアモルファスカーボンマトリックスからなる超ナノ微結晶ダイヤモンド/アモルファスカーボン混相(UNCD/a-C)膜は膜中に多数の粒界を含有し、大きな吸収係数を発現するなど独特な物性を発現する。

3 BドープUNCD/a-C:H膜とn型Si基板からなるフォトダイオードの深紫外受光特性

3 BドープUNCD/a-C:H膜とn型Si基板からなるフォトダイオードの深紫外受光特性

深紫外光に対して70%を越える外部量子効率が得られ、光電変換材料としてUNCD/a-C:H膜は高いポテンシャルを有する。

目標とするカーボンのみからなる高効率&環境低負荷太陽電池

目標とするカーボンのみからなる高効率&環境低負荷太陽電池

環境負荷が小さいことは勿論、高耐久性、省資源を実現できる。