InN系窒化物半導体超薄膜非対称量子井戸構造の新規光デバイス開発に向けて : 発光素子から太陽電池への展開(窒化物及び混晶半導体デバイス)  [in Japanese] Proposal of ultrathin InN-based asymmetric structure III-N QWs for novel photonic devices : Development from emitters into solar cells  [in Japanese]

InNの物性を活かした光デバイス開発には、(1)InNおよび高In組成窒化物混晶のp型伝導制御、および(2)構造的完全性の高い量子井戸構造の作製制御が必須である。我々が研究を進めてきた、p型伝導制御と1分子層InN量子井戸による新たな展開として、InN系新規受光デバイスへの応用について提案する。特に、最近注力しているInN/InGaN/GaN非対称量子井戸構造は、QCSEを抑えた発光デバイスばかりでなく、光増感型の超高効率太第3世代型太陽電池や赤外センサーなど、受光デバイスとしても興味深い。本稿では、その受光デバイス設計の考え方や特徴などについて紹介する。1分子層InN量子井戸を光増感層としたInGaNタンデム型太陽電池を構成することで、理論最大変換効率が6接合では56%(さらに250倍集光時では65%)に到達することを示す。

For a development of photonic devices utilizing InN properties, it is necessary to control (1) the p-type conductivity in InN and In-rich InGaN, and (2) the structural perfection of quantum well structures. A new development of InN-based novel photonic detectors is proposed, based on our achievements of the p-type conductive control and the 1-monolayer-thick InN quantum wells. Especially, the InN/InGaN/GaN asymmetric quantum well structures, which have been recently investigated, are expected for application not only to emitters suppressing QCSE, but also to third generation ultrahigh-efficiency solar cells, and to infrared photo-detectors. In this article, a design concept and a feature of the photonic detectors are presented. When the InGaN tandem solar cells including 1ML-InN QWs as a photo-sensitizer are composed, theoretical evaluation shows that the maximum conversion efficiency reaches 56% for the 6 tandem structure (further 65% under 250 suns).