5～20MeV高能质子辐照对空间实用GaAs/Ge太阳电池性能的影响

用能量为5～20MeV,注量为1×109～7×1013cm-2的高能质子对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行辐照,得到了其性能随质子能量和注量的变化关系,并对变化关系进行了能损模拟分析.结果表明:注量低于1×109cm-2的质子辐照不会引起太阳电池性能的变化;当注量增加为3×1012cm-2时,5,10,20MeV质子辐照引起的太阳电池性能参数Isc的衰降变化分别是原值的80%,86%,90%;Voc的衰降变化分别为原值的82%,85%,88%; Pmax的衰降变化分别为原值的60%,64%,67%.当辐照注量为5×1013cm-2时,5,10,20MeV质子辐照引起的Pmax衰降变化分别为原值的26%,30%,36%.即随着注量的增加,太阳电池性能衰降增大;且相同注量的辐照,质子能量愈高,太阳电池性能衰降愈小.     

0.5 MeV质子对玻璃盖片未完全覆盖GaAs/Ge太阳电池的影响

用注量为1.2×1012～1.2×1013 cm-2的低能量(0.5 MeV)质子辐照空间实用GaAs/Ge太阳电池,电池被覆盖有4种情况:100%玻璃覆盖,5%部分无玻璃覆盖有封胶,5%部分无玻璃覆盖无封胶,100%无玻璃覆盖.研究表明,电池性能衰降随着质子辐照注量的增加而增大,但性能参数I sc和U oc衰降程度4种覆盖情况是不同的:100%覆盖,电池性能衰降最弱;5%部分无玻璃覆盖有封胶,性能衰降较弱;5%部分无玻璃覆盖无封胶,衰降较强;100%无覆盖性能衰降最大.研究还表明,相同的质子辐照注量引起的Isc衰降变化比Uoc变化显著;未覆盖部分仅占5%,也会引起电池性能明显衰降.     

质子辐照与电子辐照对空间GaAs/Ge太阳电池性能影响比较

利用地面实验室加速器提供的离子束模拟空间质子、电子辐射,分别对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行不同注量的辐照,并跟踪测试其电性能变化和深能级瞬态谱,研究这种太阳电池的电性能参数随质子、电子辐照注量的变化关系,得到质子、电子辐射效应及两者辐射效应的联系规律.结果表明:引起电池性能参数衰降相同时,1 MeV电子辐照注量比10 MeV质子的通常要大3个量级,质子辐照与电子辐照使电池性能参数Pmax下降了25%时,辐照注量有近似关系Φ1 MeV(e)≈2 500×Φ10 MeV(p).10 MeV,3×1012cm-2质子辐照在电池材料中引入Ec-0.18 eV和Ec-0.65 eV深能级,1 MeV,1×1015cm-2电子辐照在电池材料中引入Ec-0.12 eV和Ec-0.18 eV深能级,电子、质子辐照产生的损伤缺陷不尽相同.     

粒子束辐照在AlGaAs/GaAs量子阱材料中引入的深能级缺陷

作者对AlGaAs/GaAs结构调制掺杂材料及多量子阱材料,分别使用电子束或质子束辐照.电子束辐照能量为0.4～1.8MeV,辐照注量为1×1013cm-2～1×1016cm-2,质子束辐照能量为20～130keV,辐照注量为1×1011cm-2～1×1014cm-2.辐照前后的样品均经过深能级瞬态谱(DLTS)的测试.测试结果表明,电子束辐照引入了新缺陷,其能级位置为E3=Ec-0.65eV,而质子辐照引入的深缺陷能级为E1=Ec-0.22eV,电子和质子束辐照同时对与掺Si有关的原生缺陷Dx中心E2=Ec-0.40eV也有影响,即浓度发生改变,峰形亦不对称,说明其中包含有其他邻近缺陷的贡献.DLTS测试给出了这些深中心的浓度及俘获截面等参数.     

硅基微型同位素电池的电输出理论模型及仿真

通过辐射伏特效应,研究硅基P-N结微型同位素电池的电输出理论模型.根据该模型,用Matlab编写程序模拟尺寸为1 mm×1 mm的硅基微型同位素电池在3.7×107Bq63Ni放射源照射下的电输出,并用该模型仿真硅基微电池的短路电流Isc、开路电压Voc和最大输出功率Pmax与掺杂浓度的关系.仿真结果表明,开路电压随着掺杂浓度的增加而增大,而短路电流则随着掺杂浓度的增大而减小.同时,获得了电池具有最大输出功率密度时的最优化掺杂浓度参数,最大输出功率的P区、N区最优化掺杂浓度值各为1×1020cm-3和1×1015cm-3.     

国产空间实用太阳电池抗质子辐射性能研究

研究了国产卫星用背场Ｓｉ太阳电池和ＧａＡｓ／Ｇｅ太阳电池性能随质子辐照注量１×１０９ －５ × １０１３ ｃｍ－２的变化．实验表明,２种太阳电池的电性能随辐照注量增加有不同的衰降趋势．背场 Ｓｉ太阳电池性能参数短路电流Ｉｓｃ和最大输出功率Ｐｍａｘ衰降变化快,辐照注量为２ × １０１０ｃｍ－２时, Ｐｍａｘ就已衰降为原值的７５％,而ＧａＡｓ／Ｇｅ太阳电池对应相同的衰降辐照注量达８×１０１１ｃｍ－２,且 Ｉｓｃ和Ｐｍａｘ衰降变化起初缓慢,当辐照注量接近３ × １０１２ ｃｍ－２时才迅速下降．背场Ｓｉ太阳电池性能 衰降与质子辐照引入的Ｅｖ＋０．１４ ｅＶ和Ｅｖ＋０．４３ ｅＶ深能级有关,而ＧａＡｓ／Ｇｅ太阳电池性能衰降 与辐照产生的Ｅｃ－０．４１ ｅＶ深能级有关．     

GaAs/Ge太阳电池电子辐射效应的移位损伤剂量分析

引入移位损伤剂量,对国产空间用GaAs/Ge太阳电池电子的辐射效应进行研究分析。首先计算电子在电池中的非电离能损(non-ionizing energy loss,NIEL)值,再用其与电子辐射注量的相乘,得到相应的移位损伤剂量(displacement damage dose,Dd),并对不同能量电子辐射下GaAs/Ge太阳电池最大输出功率Pmax随Dd的衰降曲线进行修正。分析结果表明:用Dd代替辐射注量,可使不同能量电子辐射引起的GaAs/Ge太阳电池Pmax的衰降能用单一曲线来描述。由此,通过NIEL值的计算和相对少的电子实验数据,就可确定太阳电池Pmax的衰降曲线,能够方便地预测在轨任务太阳电池的工作寿命。     

高温后退火对薄膜太阳能电池光电性能的影响

应用SILVACO仿真软件,对N、P区杂质浓度分别为1×1016和1×1017cm-3的非晶硅薄膜太阳能电池进行了后退火工艺仿真研究.结果表明:非晶硅薄膜太阳能电池的光谱响应特性随着后退火温度的升高和退火时间的增加而提高.与未后退火电池相比,保持后退火时间1 min,退火温度分别为900,950和1 000℃时,电池的短路电流(Isc)增加约5.39%;保持后退火温度为950℃,退火时间从1 min增加到5 min,电池的短路电流(Isc)提高约6.37%.但是,电池的光谱响应特性的提高与后退火工艺参数不成正比关系.为了减小后退火对电池杂质再分布的影响,确定最佳后退火工艺参数为950℃和4 min.研究表明在薄膜电池的生产中增加后退火工艺可以有效地提高薄膜太阳能电池的光谱响应性能.     

质子辐照CCD诱发暗信号增大

质子辐照诱发电荷耦合器件(CCD)中的暗信号。建立了质子辐照电离损伤的辐射效应模型,通过应用半导体器件仿真软件MEDICI进行数值模拟计算,得出了质子辐照电离损伤诱发CCD表面暗信号随辐照注量增大的变化规律;建立了质子辐照位移损伤的辐射效应模型,数值模拟计算了质子辐照位移损伤诱发体缺陷导致CCD体暗信号增大的变化规律。综合比较了质子辐照损伤诱发增大的CCD表面暗信号、体暗信号和总的暗信号随质子辐照注量的变化规律。数值模拟计算结果与国外相关实验得出的规律相吻合。     

InGaAs/InGaAsP量子阱激光器材料带隙蓝移研究

为了在光开关器件的制作中实现低传输损耗的光波导 ,对InGaAs/InGaAsP分别限制异质结多量子阱 (SCH MQW )激光器结构进行了一系列带隙蓝移实验 .将能量 12MeV、注量 15×10 13cm- 2 的P+注入到实验样品后 ,在 70 0℃下快速热退火 90s.发现光致发光谱的峰值位置发生蓝移 989nm .蓝移量随着注入能量和注量的增大而增大 ,并且能量比注量对蓝移的影响更大 .     

He离子辐照金属钨引入缺陷的微结构研究

采用能量为100keV的He离子在室温下辐照金属钨,辐照注量范围为1.4×1017-3.5×1017/cm2,辐照后对样品进行了1100℃退火处理.利用X射线衍射、慢正电子多普勒展宽和扫描电镜技术研究了钨中He离子辐照引入的缺陷和注量之间的关系.研究结果表明辐照并退火后材料内部晶面间距增大,空位型缺陷浓度或尺寸随辐照注量的升高而增大,而高注量辐照的样品表面晶粒间连接疏松并存在孔隙,钨表层可能生成了大尺寸的He空位复合体或He泡.     

基于子带跃迁的非对称GaAs量子阱的三阶非线性系数研究

设计了一种适用于CO2激光器双波长泵浦的非对称结构的Al0.2Ga0.8As/GaAs/Al0.5Ga0.5As量子阱结构,用以差频产生THz波.运用密度矩阵理论和迭代方法计算了这种非对称量子阱的三阶非线性系数,并研究了其随两束差频泵浦光波长的变化.结果表明,量子阱对两束差频泵浦光的三阶非线性系数x（3）ω1和x（3）ω2随两束泵浦光波长的增大都是出现先增大再减小的变化趋势,峰值都位于9.756μm（λp2=10.64μ m）和10.96μm（λp1=9.69μm）,相应的峰值大小为1.185×10-20m2V-2、8.002×10-21m2V-2和2.98×10-19m2V-2和8.565×10-20m2V-2.     

电子和质子辐照铜铟镓硒太阳电池性能衰降理论预测

首先以经典的半导体方程为基础,同时考虑粒子辐照产生的复合中心和补偿中心的影响,建立太阳电池性能衰降理论预测方法;然后,应用该方法分别预测电子和质子辐照条件下铜铟镓硒CIGS太阳电池短路电流、开路电压和量子效率的衰降;最后,将预测结果与实验进行了对比,发现理论预测曲线和实验数据符合的很好,证实了该理论预测方法的可靠性和准确性.     

多晶硅薄膜太阳电池电子辐照研究

利用静电加速器对多晶硅薄膜太阳电池进行了电子辐照实验。电子能量为1MeV,分别以1014e/cm2、1015e/cm2和1016e/cm2电子辐照注量进行辐照,首次获得了多晶硅薄膜太阳电池在高注量的电子辐照后,性能衰降比晶体硅大的结果。结合太阳电池理论和半导体材料的电子辐照效应给出了合理的解释。     

质子对碲锌镉辐照损伤的SRIM模拟

模拟计算质子对CdZnTe的辐照损伤. 先计算质子在CdZnTe中的电离损伤和位移损伤, 再计算不同能量和入射角的质子辐照CdZnTe产生的空位数, 最后计算不同能量和入射角的质子辐照不同厚度CdZnTe靶的溅射产额. 结果表明: 电离损伤远大于位移损伤; CdZnTe内因质子辐照产生的空位数随质子能量的增大而增加, 当质子入射角大于60°时, 产生的空位数明显减少; CdZnTe低于半导体硅和金刚石的抗辐照性能; 溅射产额与空位数相差较大, 溅射产额随质子能量的增大先增大后减小, 随质子入射角的增大而增大, 随CdZnTe靶厚度的增大整体趋于增大.     

0．28 MeV Zn离子注入GaInP／GaInAsP量子阱薄膜材料的损伤行为研究

对于GaAs衬底(100)面上用金属有机物气相淀积(MOCVD)技术外延生长的GaInP/GaInAsP 单量子阱,在室温下进行0.28 MeV的Zn 离子注入,选用的注量从1×1014～5×1014 cm-2.通过双晶X射线衍射光谱测量,定量地分析了由于离子注入所引起的晶格内应变.实验结果表明在所选用的注量下,由于离子注入引起的应变小于体材料GaAs的最大非弛豫应变值0.038,说明在这样的注入条件下,注入区的结晶态仍然保持地比较好.在较高注量下应变达到饱和,应变的饱和说明缺陷的产生和复合达到了平衡,从而形成了均衡的应变场分布.     

阳离子引发剂的辐射效应

用FTIR,UV,DSC等方法研究了2种阳离子引发剂CD1012与IG261在电子束（EB）辐照下的变化,实验发现;2种阳离子引发剂在辐照后IR谱都没有明显的变化,在辐照前后其紫外最大吸收峰波长λmax都有一定变化,CD1012在辐照后其λmax有降低的趋势,而G261在辐照48Kgy后其λmax有增加的趋势,阳离子引发剂CD1012在辐照后其热分解温度略有降低,而G261的在辐照后反倒有所提高,CD1012的熔化温度随辐照剂量的增大而降低,IG261的熔化温度在辐照前后变化不大,这说明辐照对2种阳离子引发剂的影响不一样的,CD1012对EB辐照比较敏感。     

电子辐照CuZnAl形状记忆合金马氏体稳定化的研究

用能量 1.7MeV不同注量的电子辐照CuZnAl形状记忆合金样品 ,通过循环水冷的方法 ,将辐照控制在马氏体相进行 .实验结果表明 ,样品被辐照处理后 ,其马氏体相变温度和相变滞后 ,以及相变特征温度T0 都随辐照注量的增大而升高 ;当辐照注量在 6 .30× 10 2 0 m- 2 ～ 1.89×10 2 1m- 2 时 ,其相变温度变化渐趋平缓 .作者认为 ,这是由于电子辐照产生的点缺陷造成了马氏体相点阵畸变 ,从而诱生了马氏体稳定化     

红外-近红外波长变换器件p-QWIP-LED研究

报道了一种基于p型量子阱红外探测器(QWIP)和发光二极管(LED)的新型量子阱红外探测器. 该器件作为一种p型量子阱红外探测器(QWIP)和发光二极管(LED)的有效集成器件, 可以将QWIP探测的长波红外信号经光电转换过程后变成LED在近红外的发光. 通过电学直接读出方式和近红外(0.87 μm)光强度变化读出方式, 从实验上测量了器件的红外响应光谱, 设计与制备的器件实现了从长波红外(7.5 μm)向近红外(0.87 μm)的波长变化. 研究结果表明这种红外-近红外波长变换途径有可能导致红外焦平面技术体制的变化.     

256×1甚长波多量子阱红外焦平面线列研制

通过材料设计与制备,甚长波GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器的峰值响应波长14.6μm,响应带宽大于2.2μm.256×1焦平面线列采用垂直入射二维光栅耦合工作模式,45K温度下,单元响应率4.28×10-2A/W、单元黑体探测率Db*=5.14×109cm·Hz1/2/W、单元黑体单色探测率Dλ*=4.24×1010cm·Hz1/2/W.通过铟柱与互补式金属-氧化物-半导体读出电路互连得到的甚长波量子阱红外探测器FPA(focal plane array)在积分时间100μs时,有效像元率Nef=99.22%、平均响应率R=3.485×106V/W、响应率的不均匀性UR=5.83%、平均黑体探测率典型值Db*=2.181×108cm·Hz1/2/W、平均单色探测率Dλ*=8.288×109cm·Hz1/2/W.器件已适合进行室温目标的热像图.