基于扩散模型的ZnO/p-Si异质结伏安特性研究

为了揭示ZnO/p-Si异质结的导电机理,基于p-n结扩散模型和Anderson扩散模型推导了ZnO/p-Si异质结在理想情况下的伏安特性,并分析了掺杂浓度、工作温度以及能带补偿的影响.结果表明:当正向偏压超过势垒高度时,界面两边多数载流子由耗尽变为堆积,形成反向势垒,对异质结的正向电流起阻碍作用;当外加正向电压等于内...     

Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响

【目的】研究p-Si衬底掺杂浓度对InGaN/Si异质单结太阳电池性能的影响,为制备高效太阳电池提供理论基础。【方法】将器件的n-InGaN掺杂浓度固定为10~(16 )cm~(-3),在改变p-Si衬底掺杂浓度N_A的情况下,采用一维光电子和微电子器件结构分析模拟软件(AMPS-1D)对InGaN/Si异质单结太阳电池器件的各项性能参数进行模拟。【结果】随着掺杂浓度N_A的升高,电池的电流密度J_(SC)和填充因子FF随之升高,当到达一定高的掺杂浓度范围时(N_A5.00×10~(17)cm~(-3)),J_(SC)基本保持不变,约为28.12mA/cm~2,FF保持在0.85左右且变化不大。开路电压V_(OC)和光电转换效率E_(ff)与掺杂浓度的大小呈正相关关系,随着N_A的增大,V_(OC)、E_(ff)缓慢增大。【结论】高掺杂浓度下的太阳电池具有较好的光电转换效率。低掺杂浓度的太阳电池光电转换效率较低,这是因为其对应的尖峰势垒高度和宽度均较大,影响了光生载流子的输运。     

Si/SiO2/p-Si结构的电学特性

用射频磁控溅射法在p-Si衬底上制备了Si/SiO2薄膜,利用Au/(Si/SiO2)/p-Si结构的I-V特性曲线对其电学特性进行了分析。结果表明,样品具有很好的整流作用,起整流作用的势垒存在于(Si/SiO2)/p-Si界面附近。     

不同衬底材料的ZnO/Si异质结Ⅰ-Ⅴ及光电特性

采用脉冲激光沉积(PLD)技术和微电子平面工艺,用不同表面掺杂的Si作为衬底制备了ZnO/Si异质结,并且以p-Si(p-)为衬底制备了ZnO(含Mn 0.2%)/Si异质结、包含SiC缓冲层的ZnO/SiC/Si和ZnO(含Mn 0.2%)/SiC/Si结构,测试了样品的XRD曲线、I-V特性曲线和P-E(光电响应)特性曲线.结果发现ZnO/n-Si结有很低的反向暗电流,SiC缓冲层能提高反向击穿电压,ZnO/p-Si(p+)异质结能有较强的光电响应,ZnO/ n-Si(n-)更适合作为大波段区间的光探测器.还发现波长470,480,490 nm处类似于声子伴线的光谱结构.     

不同衬底材料的ZnO／Si异质结I-V及光电特性

采用脉冲激光沉积(PLD)技术和微电子平面工艺,用不同表面掺杂的Si作为衬底制备了ZnO/Si异质结,并且以p-Si(p-)为衬底制备了ZnO(含Mn0.2%)/Si异质结、包含SiC缓冲层的ZnO/SiC/Si和ZnO(含Mn0.2%)/SiC/Si结构,测试了样品的XRD曲线、I-V特性曲线和P-E(光电响应)特性曲线.结果发现ZnO/n-Si结有很低的反向暗电流,SiC缓冲层能提高反向击穿电压,ZnO/p-Si(p )异质结能有较强的光电响应,ZnO/n-Si(n-)更适合作为大波段区间的光探测器.还发现波长470,480,490nm处类似于声子伴线的光谱结构.     

n-Mg_2Si/p-Si异质结太阳电池的模拟及分析

运用AMPS-1D软件对n-Mg_2Si/p-Si异质结太阳电池进行模拟,依次讨论了Mg_2Si层厚度、掺杂浓度和温度对电池性能的影响。结果表明:随着Mg_2Si层厚度的增加,短路电流和转换效率均有较大提高;开路电压也略有升高。随着温度升高,短路电流逐渐升高,转换效率、开路电压及填充因子均不断降低。室温下,Mg_2Si层轻掺杂时的掺杂浓度在5×10~(19)cm~(-3)处,转换效率达到最大值5.518%。而同样条件下Mg_2Si层重掺杂时的转换效率更高,当掺杂浓度达到10~(21)cm~(-3)后,转换效率最大值为11.508%,填充因子最大值为0.868。     

In1-xGaxN/Si异质结太阳能电池的光伏特性研究

通过器件模拟对n-In1-xGaxN/p-Si异质结的光伏特性进行了研究,并与c-Si同质结薄膜电池的性能作了比较。研究表明:在AM1.5的光照条件下,n-IGN/p-Si异质结在最佳的电池设计、最佳的材料和最佳的操作参数条件下获得的电池效率达到了27%。电池效率受到薄膜质量的强烈影响,从电子亲和势、多数载流子的迁移率、少数载流子的寿命、薄膜厚度以及掺杂水平的变化可以得到说明。     

SnO2薄膜与n-SnO2/p-Si异质结光电特性的研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,建立SnO2超晶胞模型并进行几何结构优化,对其能带结构进行了模拟计算．结果显示,导带底和价带顶位于G点处,表明SnO2是一种直接带隙半导体．同时,采用脉冲激光沉积法分别在蓝宝石衬底和Si衬底上制备出SnO2薄膜及n-SnO2/p-Si异质结．扫描电镜结果表明,SnO2薄膜晶粒均匀．霍尔测试结果表明,SnO2薄膜载流子浓度高达1.39X1020cm-3．吸收谱测试表明,SnO2薄膜光学带隙为3.37eV．n-SnO2/p-Si异质结的I-V曲线显示出其良好的整流特性．     

n-β-FeSi_2/p-Si异质结太阳电池的模拟及优化

运用AMPS-1D软件对n-β-FeSi_2/p-Si结构的异质结太阳电池进行模拟,分别讨论了在其他参数不变的情况下,改变β-FeSi_2层的厚度、β-FeSi_2层的掺杂浓度以及改变太阳电池的工作温度对电池性能的影响。模拟结果表明:β-FeSi_2层厚度增加时,转换效率和短路电流有较大的提高;开路电压也略有提升;填充因子则随着厚度的增加呈下降趋势。β-FeSi_2层掺杂浓度增加时,转换效率和开路电压有较大的提高;短路电流略微有所减小;而填充因子则先增加后减小,最后趋于稳定。工作温度增加时,转换效率和填充因子减小,而短路电流和开路电压则增大。经过优化参数,该结构的太阳电池转换效率达到26.241%。     

ZnO纳米线阵列/p-Si异质结的合成及其整流特性

利用化学汽相沉积,在没有催化剂的p-Si衬底上一步合成ZnO纳米线阵列,构成ZnO阵列/p-Si异质结.电流-电压性能测试显示该结构具有较好的整流特性,漏电流较小,4V时约为0.05 mA.异质结理想因子偏高,1.86(0.5~2.25 V)和5.92(在2.25~2.7V),主要原因可能ZnO纳米线阵列底与Si之间存在较高的缺陷密度.提供了一种简单的合成ZnO阵列/p-Si异质结方法,不需要在Si衬底上预先合成ZnO缓冲层和催化剂,同时结构具有较好整流性能,对ZnO器件的设计合成及应用有一定的参考价值.     

nSi/pSi0.8Ge0.2/nSi与nSi/pSi/nSi晶体管直流特性的比较

采用一维有限差分方法,对生长在Si(001)衬底上的Si0.8Ge0.2应变基区异质结双极晶体管(HBT)与Si同质结双极晶体管(BJT)的直流特性进行了数值分析;给出了高斯掺杂情形下,基区中Ge含量为0.2的Si0.8Ge0.2HBT与Si同质双极结晶体管(BJT)的共射极电流放大系数图、Gummel图、平衡能带图和基区少子分布图,对比结果表明基区中Ge的引入有效地改善了晶体管的直流放大性能;其次对Si0.8Ge0.2HBT与SiBJT的大电流特性进行了比较,证实了在大电流下异质结基区少子向集电区扩展引起的异质结势垒效应,使Si0.8Ge0.2HBT的直流放大系数比SiBJT的放大系数下降更快这一实验结果.     

二硫化钼-硅异质结太阳电池的原位制备及器件模拟

 二维材料与晶体硅形成的异质结太阳电池是当前太阳电池研究热点之一,大多数研究都集中在石墨烯和硅形成的肖特基结太阳电池。为改善器件的能带结构,本研究采用具有一定禁带宽度的n-MoS₂二维半导体材料与p-Si 形成异质结太阳电池。通过实验研究了退火时间对MoS₂材料合成的影响,并对MoS₂-Si异质结的暗电流和光电流曲线进行测量和分析。通过异质结模拟软件wx-AMPS对MoS₂-Si异质结结构进行效率计算和能带分析,探讨了薄膜厚度和载流子浓度对器件开路电压的影响。     

GaAs/AlAs异型异质结导带研究

利用泊松方程分析了异质结导带形状，通过数值模拟研究了GaAs/AlAs异型异质结在不同掺杂浓度下的导带图，确定了导带尖峰出现的位置和耗尽区宽度。     

硅衬底对纳米ZnO/p-Si异质结酒精敏感性能的影响

采用射频磁控溅射的方法在不同电阻率的p型硅衬底上沉积氧化锌薄膜,制备了ZnO/p-Si异质结。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析ZnO薄膜的物相结构和表面形貌。研究室温下不同电阻率的硅衬底对ZnO/p-Si异质结电流-电压特性和酒精敏感特性的影响。结果表明:ZnO薄膜结晶情况良好,具有高度的c轴择优取向,表面颗粒分布均匀;ZnO/p-Si异质结酒精敏感性依赖于p-Si衬底,当p-Si衬底的电阻率为10～20Ω.cm时,其气敏性能最强;该异质结在+4.0 V的偏置电压下,对0.024 g/L酒精气体的灵敏度为39.7%。     

温度对La_0.8Ca_0.2MnO_3/Si异质结的整流特性的影响

采用磁控溅射制备了LCMO／Si异质结,研究了异质结在不同温度以及低磁场下的电学特性。分析表明该p-n结在80-300K温度范围内具有很好的整流特性,并且随着温度升高,内建电势随之降低,整流效果有所提高。结电阻对低磁场敏感,0．3T的磁场下,磁电阻可达到42％。通过改变电压可以对磁电阻进行调节。     

C-Si/GD μC-Si:H异质结的一些性质

在单晶硅衬底上淀积掺硼(或磷)的μC—Si:H 薄膜可制成 C—Si/GDμC—Si:H 异质结。掺杂μC—Si:H 薄膜是由辉光放电制备,它的电导率约 1000S/m 光学带隙是1.6eV,淀积温度是280℃。该结具有好的 I—V 特性曲线,可以用整流扩散理论解释它。反向击穿电压取决于晶态衬底的电阻率。退火实验指出,在650℃以下,该结的 I—V 特性是稳定的。讨论了异质结的有关性质。     

In1-x GaxN/Si异质结太阳能电池的光伏特性研究

通过器件模拟对n—In1-xGaxN/p—Si异质结的光伏特性进行了研究,并与c—Si同质结薄膜电池的性能作了比较。在AM1.5的光照条件下,n—IGN/p—Si异质结在最佳的电池设计、最佳的材料和最佳的操作参数条件下获得的电池效率达到了27%。电池效率受到薄膜质量的强烈影响,从电子亲和势、多数载流子的迁移率、少数载流子的寿命、薄膜厚度以及掺杂水平的变化可以得到说明。     

电容-电压法测定纳米硅的禁带宽度

在 p型单晶硅衬底上沉积1层n型纳米硅薄膜制成nc Si/c Si异质结二极管, 测量了异质结的 C V特性. 根据C V实验曲线, 计算出异质结的接触电势差, 再用接触电势差计算了导带的偏移量, 进而求得禁带宽度. 计算结果与其他文献报道的结果符合得很好.     

AlGaN/GaN异质结中极化效应的模拟

提出了一种将极化效应引入GaN基异质结器件模拟中的方法. 在传统器件模拟软件中, 通过在异质结界面插入d掺杂层, 利用其离化的施主或受主充当极化产生的固定电荷从而引入极化效应. 模拟了Ga面生长和N面生长的AlGaN/GaN单异质结, 结果显示只有前者在异质结界面有载流子限制效应, 而后者没有; Ga面生长的AlGaN/GaN异质结界面处自由电子面密度随Al组分以及AlGaN的厚度增加而增加. 以上模拟结果与其他报道中的实验以及计算结果一致, 说明该方法可有效地将极化效应引入GaN基异质结器件的模拟中.     

ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构的低温控制合成及其光电性能

通过选择性腐蚀ZnO纳米棒,在p型Si衬底上低温合成了ZnO纳米管阵列,构成ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构(n-ZnONT/p-Si).ZnO纳米管阵列光致发光谱显示,在378 nm处出现了很强的紫外发射峰,而在500 nm左右有一个较宽的绿色发光峰,表明ZnO纳米管具有较好的结晶性.电流-电压曲线显示,n-ZnONT/p-Si异质结构在光暗两种条件下都表现出了较好的整流特性.在紫外光照射下,反向偏压区电流出现了较大的变化,反映出n-ZnONT/p-Si异质结构有较强的紫外光响应,有望成为潜在的紫外光探测器件.