东京工业大学等研究小组已成功开发出使用氮化铜在 p 型和 n 型中均显示出高导电载流子迁移率的半导体。
氮化铜是一种仅由普通元素组成的半导体，具有适合太阳光光谱的带隙和高光吸收系数，因此作为一种新型薄膜太阳能电池材料备受关注。但是，难以制造出高品质的晶体，作为半导体的特性至今尚未明确。
这一次，课题组聚焦于金属铜的催化功能，设计了利用氨和氧化气体对铜进行直接氮化反应，作为一种新的氮化物合成方法。这使得生产过去难以实现的高质量氮化铜薄膜成为可能。这种方法得到的纯氮化铜薄膜为n型半导体，是一种电子迁移率高的高性能半导体。
半导体包括空穴负责导电的p型半导体和电子负责的n型半导体。在太阳能电池中，通过组合由相同材料制成的 p 型和 n 型半导体可以获得高转换效率。
因此，为了制造p型半导体，我们尝试基于第一性原理计算设计载流子掺杂，并制造了添加了预计有效的氟离子的氮化铜。当用原子分辨率电子显微镜观察和发射光的电子状态分析来评价时，发现它是p型半导体，其空穴迁移率高于作为典型氮化物半导体的氮化镓的空穴迁移率. 它显示出很高的价值。
通过这种方式，我们实现了可以生产p型和n型的高质量氮化铜半导体。由于这次设计的合成方法适用于大面积和低成本，因此有望应用于使用相同材料的 p 型和 n 型半导体的廉价薄膜太阳能电池。
论文信息：【高级材料】] 通过直接氮化合成和硅掺杂设计的高迁移率 p 型和 n 型氮化铜半导体
