三结砷化镓太阳电池干法刻蚀技术研究

通过采用Cl2/BCl3/Ar作为刻蚀气体对三结砷化镓太阳电池隔离槽干法刻蚀工艺进行研究。针对单参数对刻蚀速率及刻蚀形貌的研究,摸索出最优工艺参数。研究结果表明采用合适的工艺参数,可以实现隔离槽一次刻蚀,并且干法刻蚀技术制备的二极管电性能良好,能经受环境适应性试验和可靠性验证。利用干法刻蚀技术,刻蚀精度大为提高,刻蚀形貌也大为改善,二极管制备合格率提高了2.5%以上。     

GaAs高过超能量态电子自旋相干动力学研究

研究了9.6K低温下、本征GaAs高过超能量态电子自旋相干动力学的浓度依赖,发现当光子能量为1.57 eV,载流子浓度增大至2.65×1017 cm-3时电子自旋相干量子拍的相位翻转180°.理论计算表明量子拍的相位翻转为区分轻、重空穴系统提供了重要依据,当载流子浓度大于2.6×1017 cm-3时,量子拍的振幅主要起源于重空穴价带导带跃迁,当载流子浓度小于2.6×1017cm-1时,量子拍的振幅主要起源于轻空穴价带导带跃迁.因而,分别在轻空穴价带导带系统和重空穴价带导带系统实验测量电子自旋相干动力学成为可能,实验数据表明在轻空穴价带导带系统测得的电子自旋相干弛豫时间明显大于在重空穴价带导带系统测得的电子自旋相干弛豫时间.     

温度和掺杂浓度对delta掺杂GaAs量子阱电子态结构和子带间光学吸收的影响

在有效质量近似下,通过自洽计算求解薛定谔方程和泊松方程,得到了温度不为零时Siδ掺杂的Ga As量子阱系统的电子态结构.研究了温度和掺杂浓度对系统子带能量、费米能级、电子密度分布和子带间光学吸收系数的影响.发现在一定的掺杂浓度下,费米能级会随着温度的升高而降低,子带间入射光总的吸收系数随温度升高而降低;在温度一定时,费米能级和子带能级随掺杂浓度的增大而增大,子带间入射光总吸收系数随掺杂浓度增大而增大.     

砷化镓光导开关中电流丝的自发辐射效应

应用统计物理方法研究了高增益砷化镓光导开关中电流丝的自发辐射效应.导出了高增益砷化镓光导开关中电流丝的自发辐射规律,在砷化镓样品中引入复合辐射强度与辐射的波长分布函数的概念,近似确定了高增益砷化镓光导开关中电流丝的平均辐射复合系数为(883 nm)≈0.1125,导出了各辐射波长的辐射复合系数与平均辐射复合系数之间的关系,验证了峰值波长为890 nm的光输出能量与实验观察结果吻合,在理论上揭示了电流丝顶部的光生载流子密度的分布规律.结果表明:电流丝的体积面积比值和电流丝内平均载流子密度是影响电流丝辐射效应的两个主要因素,波长876 nm的辐射在紧邻电流丝顶部产生的最大载流子密度具有主导作用,最大光生载流子密度比电流丝内平均载流子密度小1–2个数量级.     

GaAs导带中电子自旋极化的能量演化

考虑自旋极化依赖的带隙重整化效应,分别计算了常温与10 K的低温下GaAs导带中光注入电子自旋极化度的能量演化。计算过程中假设右旋圆偏振光激发,载流子浓度为2×1017 cm-3。发现常温下电子初始自旋极化度随过超能量的增大而增大,并非为通常认为的0.5。而在低温下,导带底附近电子初始自旋极化度几乎为0,电子初始自旋极化度也随过超能量的增大而增大,高能级上可以获得100%的电子初始自旋极化度。     

GaAs中电子自旋极化的浓度依赖研究

采用时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱,研究本征GaAs中导带底附近电子初始自旋极化和自旋弛豫动力学.发现电子初始自旋极化度小于通常认为的0.5,并随光注入载流子浓度的增大而减小.假设右旋圆偏振光激发到导带的自旋取向,向上与向下电子浓度之比为13,理论计算的电子初始自旋极化度随载流子浓度变化关系与实验结果很好的符合.计算结果同时表明,带隙重整化效应对电子初始自旋极化度有较大影响,但电子初始自旋极化度小于0.5的现象并非起源于带隙重整化效应.     

半绝缘GaAs中的双极扩散长度

分析了半绝缘（ Ｓ Ｉ） Ｇａ Ａｓ 表面光伏的特点和公式．用表面光伏方法测量了不同砷压热处理 Ｓ Ｉ Ｇａ Ａｓ 单晶的双极扩散长度,用 １．１ μｍ 红外吸收法测量 Ｅ Ｌ２ 浓度,并对测量结果作了分析和讨论．指出双极扩散长度 Ｌａ 是反映 Ｓ Ｉ Ｇａ Ａｓ 质量的一个重要电学参数．     

AlGaInP/GaAs外延层的倒易空间图分析

介绍了倒易点二维图的概念,分析了AlGaInP/GaAs外延层的倒易点二维图,阐明其倒易点二维图的展宽方向和原因,获得了应变及晶面弯曲等方面的信息,为优化AlGaInP四元系发光二极管的外延工艺提供了更丰富的信息.     

GaAs太阳电池减反射膜的设计

利用实际测量的光谱响应结果来对GaAs单结太阳电池减反射膜进行设计优化.先初步设计单结GaAs太阳电池SiN减反射膜厚度,然后太阳电池片样品进行光谱响应测量.利用实际测量的光谱响应结果推算电池样品在AM1.5条件下的无反射时光谱响应,根据计算的结果来对GaAs单结太阳电池减反射膜厚度进行设计优化.优化结果表明83nm为GaAs单结太阳电池单层减反射膜厚度的最优值.     

高效GaAs/Si叠层电池设计优化

模拟一种高效GaAs/Si两结叠层电池结构,将硅材料作为叠层电池的一个底电池利用起来,拓展光谱吸收.分别讨论了隧穿结和子电池对叠层电池的影响,结果表明薄的GaAs隧穿结可以获得高效率的叠层电池,1.05μm厚的顶电池基区是子电池电流匹配的最优条件,厚的底电池有助于叠层电池效率的提高.优化后的叠层电池在一个太阳,AM l.5G光照条件下,效率可达到43.86％,其相应的开路电压Voc=1.76 V,短路电流密度Joc=28.64 mA/cm2,填充因子FF=87.25％,该设计为硅基高效太阳能电池的制备提供理论参考.