基于MIS电容器的Al2O3与In0.74Al0.26As的界面特性

采用In_0.74Al_0.26As/In_0.74Ga_0.26As/In_xAl_1-xAs异质结构多层半导体作为半导体层,制备了金属-绝缘体-半导体（MIS）电容器。其中,SiN_x和SiN_x/Al₂O₃分别作为MIS电容器的绝缘层。高分辨率透射电子显微镜和X射线光电子能谱的测试结果表明,与通过电感耦合等离子体化学气相沉积生长的SiN_x相比,通过原子层沉积生长的Al2_O3可以有效地抑制Al₂O₃和In_0.74Al_0.26As界面的In₂O₃的含量。根据MIS电容器的电容-电压测量结果,计算得到SiN_x/Al₂O₃/In...     

AlGaInP材料在高效多结太阳电池中的应用

AlGaInP材料在Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中具有较高的带隙,是制备高效多结太阳电池中顶电池的理想材料之一.然而,在其金属有机气相外延(MOVPE)生长过程中的氧污染会形成深能级陷阱,这是影响材料质量的主要因素.探讨了影响AlGaInP材料带隙的几种工艺参数,包括Al含量、衬底偏角和生长温度.讨论了通过优化材料外延生长工艺和改进太阳电池结构,获得高质量AlGaInP子电池的几种技术途径,包括提高生长温度、生长速率和磷烷体积流量,以及采用Se作为发射区的n型掺杂剂和GaInP/AlGaInP异质结构.介绍了近年来AlGaInP材料在高效多结太阳电池领域的研究进展,包括正向晶格失配太阳电池、反向晶格失配太阳电池和半导体直接键合太阳电池,并对其未来的发展趋势进行了展望.     

In0.68Ga0.32As热光伏电池的制作和特性分析

用在InP衬底上失配生长的能隙为0.6eV的In0.68Ga0.32As制成了热光伏(TPV)电池。对其光伏特性的测试分析表明,通过对As组分渐变的InAsxP1-x缓冲层厚度的优化,可以将晶格失配引起的位错完全弛豫在缓冲层内,从而大幅改善热光伏电池的性能。在AM1.5G标准光谱下,与晶格失配没有被完全弛豫的热光伏电池相比,优化措施可将开路电压从0.19V提高到0.21V,外量子效率在长波处可达到85%,转换效率也提高了30%。     

InP衬底上Ga_(0.47)In_(0.53)As/InP液相外延生长

<正>我所自81年4月份开展InP-GalnAs液相外延生长以来,已于8月中旬在InP衬底上生长出与衬底晶格相匹配的Ga_(0.47)In_(0.53)AS/InP的液相外延层.三元层表面光亮平整的双层外延材料,其禁带宽度为0.74～0.75eV,晶格失配率为2.77×10~(-4)左右.为进一步检验材料的特性,今年11月初用这种材料进行了长波长光电探测器试验.该器件采用Zn扩散结     

Ⅲ-V族材料制备多结太阳电池的研究进展

讨论了采用Ⅲ-Ⅴ族化合物材料制备多结太阳电池时的材料选择和实现方案,重点探讨了采用渐变缓冲层、引入InGaAsN等新材料以及直接键合等三种方法。其中,采用渐变缓冲层结构的Ge/Ga0.35In0.65P/Ga0.83In0.17As三结太阳电池,转换效率提高到41.1%。而采用直接键合技术设计的InGaP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结太阳电池,以及应用InGaAsN等新材料设计的五结以上太阳电池,其转换效率还有可能达到新的高度。此外,一些创新技术,例如电池的反向生长技术、转移层技术以及将GaAs的量子阱结构和量子点应用于多结太阳电池,都为太阳电池效率的进一步提高提供了新的契机。     

GaInNAs/GaAs量子阱太阳电池模型建立与计算

对第三代太阳电池的InGaP/GaAs双叠层模型结构进行了理论性改进,提出了将GaInNAs/GaAs量子阱结构生长于子电池GaAs的空间电荷区的模型,并对其子电池的吸收效率与量子效率进行了模拟计算,分析了此模型对提高叠层太阳电池的整体光电转换效率的可行性。     

四结叠层太阳电池中AlGaAs/GaAs隧穿结的特性和表现

III-V族化合物叠层太阳电池是具有超高转换效率的第三代新型太阳电池。四结叠层电池GaInP/GaAs/InGaAs/Ge,各子电池的带隙分别为1.8, 1.4, 1.0, 0.7(ev)。为了使各子电池之间电流匹配,在各子电池之间以隧穿结互相连接。本文主要探索研究了四结叠层电池GaInP/GaAs/InGaAs/Ge隧穿结的特性,三个隧穿结的材料选取,探讨了隧穿结对整体叠层电池的特性的补偿作用,对各子电池电流密度的影响,以及在此基础上对整体电池效率的增加。选用AlGaAs/GaAs作为隧穿结运用PC1D进行电池的整体模拟仿真,得到各子电池电流密度分别为16.02mA/cm²,17.12 mA/cm²,17.75 mA/cm²,17.45 mA/cm²,电池在AM0下的开路电压Voc为3.246V,转换效率为33.9%。     

高温导致三结太阳电池电致发光谱变化

高温下半导体材料性能会发生变化,影响太阳电池光电转换效率。为了了解Ga In P/Ga As/Ge三结太阳电池在聚光和高温条件下的工作性质,研究了热加载后的三结太阳电池样品在定压下的电致发光谱,发现受热后Ga In P顶电池和Ga As中电池的电致发光谱的强度发生变化,出现峰值反转的现象。结合光照下伏-安特性、暗伏安特性及外量子效率分析了这种现象产生的原因,即加热过程在Ga In P顶电池中引入晶格结构缺陷,导致其电致发光强度变弱,同时顶电池并联电阻变小,Ga As中电池分压有所增加,发光增强,整个样品的电致发光谱出现峰值反转现象。结果表明Ga As中电池比Ga In P顶电池具有更好的耐热性。     

中间带宽插入层对InGaN太阳能电池的影响

利用wxAMPS软件对吸收层In组分为0.2的非极性InGaN基P-I-N结构双异质结太阳能电池进行仿真,分别研究了在P-I结和I-N结处插入In_0.1 Ga_0.9N做为中间带宽插入层对太阳能电池效率的影响。通过仿真发现,随着P-I结处插入层厚度增加,太阳能电池效率先增加后减少,而随着I-N结处插入层厚度增加,太阳能电池效率递增,但厚度超过10 nm时,增加速率迅速减小。最后再利用仿真所得的最优数据设计出同时使用两种插入层的新结构电池,共15 nm的中间带宽插入层将电池效率从10.7%提高至11.2%。     

失配异质结构InGaAs/InP的MOCVD生长

基于延展波长(截止波长2.2μm)InGaAs-PIN光电探测器进行了失配异质结构InxGa1-xAs(x=0.72)/InP的MOCVD外延生长研究。采用宽带隙组分梯度渐变的InAlAs作为缓冲层和顶层,通过生长优化,获得了满足器件要求的外延材料。     

ALE法对InSb/GaAs异质薄膜电学性能的改进

以GaAs(100)为衬底,采用原子层外延(ALE)的方法在GaAs缓冲层和常规InSb外延层间引入85个周期约30 nm的InSb低温缓冲层,以快速降低InSb和GaAs界面间较大的晶格失配(14.6%)对外延层质量造成的不利影响,从而改进异质外延薄膜的电学性能。实验结果显示,ALE低温缓冲层能较快地释放晶格失配应力,降低位错密度。室温和77 K的Hall测试显示,引入低温ALE缓冲层生长的InSb/GaAs异质外延薄膜,其InSb外延层本征载流子浓度和迁移率等电学性能较常规的方法有着较大的改进。     

晶体硅/氧化钨背异质结太阳电池的制备及性能研究

采用热蒸发法制备了n型晶体硅/氧化钨(WOx)异质结,并将其应用于背结太阳电池,研究了不同背电极对电池性能的影响及电池的变温性能.结果表明:相对于背铝电极,背银电极能够有效地提升电池的光电转换性能,最高光电转换效率达到了15.1％.结合Sun-Voc测试,证实通过降低电池串联电阻可使其光电转换效率提升至17.2％.电池...     

MOVPE生长GaAs／AlxGA1—xAs超晶格及其TEM表征

报道用金属有机汽相外延技术(MOVPE)生长GaAs/Al_xGa_(1-x)As超晶格结构材料及其光电器件应用,用横断面透射电子显微术(XTEM)表征外延层结构.在自电光效应光学双稳态器件(SEED)中,超晶格层-层之间界面清晰,厚度均匀,周期性完整.对某些用超晶格作缓冲层的高电子迁移率晶体管(HEMT)结构,观察到超晶格对生长面的平滑作用及间断生长造成的界面等.     

2～3μmGaAs基InAs/GaSb超晶格材料

采用分子束外延方法在GaAs(100)衬底上生长GaSb体材料,以此GaSb为缓冲层生长了不同InAs厚度的InAs/GaSb超晶格,其10 K光荧光谱峰值波长在2～2.6 μm.高分辨透射电子显微镜观察证实超晶格界面清晰,周期完整.InAs/GaSb超晶格材料的成功生长是制备这类红外探测器件重要的第一步.     

InAs/GaSb超晶格中波焦平面材料的分子束外延技术

报道了InAs/GaSb超晶格中波材料的分子束外廷生长技术研究.通过改变GaSb衬底上分子束外延InAs/GaSb超晶格材料的衬底温度,以及界面的优化等,改善超晶格材料的表面形貌和晶格失配,获得了晶格失配△a/a=1.5×10-4,原子级平整表面的InAs/GaSb超晶格材料,材料77 K截止波长为4.87 μm.     

Cr应力缓释层对柔性Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳电池性能的影响

柔性Cu₂ZnSn(S,Se)₄(CZTSSe)薄膜太阳电池中的应力是阻碍其发展的一大瓶颈。采用磁控溅射法在柔性Ti衬底和Mo背电极之间引入不同厚度的Cr缓释层，研究其对CZTSSe薄膜应力的影响。结果表明，当Cr应力缓释层厚度为80 nm时，薄膜的结晶质量最好，电池具有最佳的光电性能，相比没有Cr应力缓释层存在的情况，薄膜的残余应力从-7.15 GPa降低至-3.61 GPa,电池的光电转换效率(PCE)从2.89%提高至4.65%,增加了60.9%。Cr应力缓释层的引入不会影响CZTSSe薄膜的晶体结构，相反可有效提高薄膜的结晶质量，降低薄膜的残余应力，最终提高电池的光电性能。     

缓冲层材料对纤锌矿结构GaN(0001)光电发射性能的影响研究

利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上异质外延生长了GaN光电发射层,为降低GaN发射层和蓝宝石衬底间的晶格失配与热失配,在蓝宝石衬底和GaN发射层间分别采用了AlN和AlxGa1-xN两种不同的缓冲层材料。对具有不同缓冲层材料的两种样品进行了表面清洗与激活,在激活结束后利用多信息量测试系统分别测试了样品的光谱响应,其最大量子效率分别为13%和20%,依据激活后光电阴极的光谱响应作为评估标准,可以得出,采用组份渐变AlxGa1-xN作为缓冲层激活出的阴极具有更高的光电发射性能,从而实现了GaN光电阴极结构的优化设计。     

GaAs基GaSb体材料及InAs/GaSb超晶格材料的MBE生长

采用分子束外延方法在GaAs(100)衬底上生长GaSb体材料,以此GaSb为缓冲层生长了不同InAs厚度的InAs/GaSb超晶格,其10K光致发光谱峰值波长在2.0～2.6 μm.高分辨透射电子显微镜观察证实超晶格界面清晰,周期完整.     

GaAs基GaSb体材料及InAs/GaSb超晶格材料的MBE生长

采用分子束外延方法在GaAs(100)衬底上生长GaSb体材料,以此GaSb为缓冲层生长了不同InAs厚度的InAs/GaSb超晶格,其10K光致发光谱峰值波长在2.0～2.6 μm.高分辨透射电子显微镜观察证实超晶格界面清晰,周期完整.     

阴极材料对有机太阳电池性能的影响

分别用Al、LiF/Al和Ca/Al制备了三种不同阴极材料的体相异质结有机太阳电池。对其光电特性进行了表征,分析了不同阴极材料对电池性能的影响机制。结果表明:所制备的有机太阳电池在10–1W/cm2辐照度的光照下,开路电压分别为0.419 3,0.565 0和0.591 1 V,能量转换效率分别为1.17%、2.06%和1.91%;采用LiF/Al层状阴极制备的有机太阳电池具有更高的能量转换效率;功函数愈低的材料做阴极,有机太阳电池的能量转换效率也愈高。