PZT/GaAs异质结的制备及其光伏特性探究
发布时间：2022-02-21 06:46
目前,钙钛矿结构的甲胺铅典盐类材料在与染敏材料复合形成薄膜太阳能电池的研究取得了重大突破。相对于甲胺铅典类材料,钙钛矿结构的铁电氧化物因其具有巨大的光生电压。同时钙钛矿铁电氧化物的晶体结构更加稳定,较容易与现有的半导体工艺集成,形成高效复合薄膜太阳能电池。本论文选取了具有较强剩余极化强度的Pb(Zr0.52,Ti0.48)O3（PZT）材料作为研究对象,引入窄带隙半导体砷化镓（GaAs）形成异质结,两者吸收光波波长范围可互补,实现宽波段的光子吸收,增加器件里的光生载流子浓度以提高光生电流和光电转换效率,本论文的主要研究内容如下:一、利用脉冲激光分子束外延,制备STO缓冲层。探究了通过对基片实施湿法处理和热处理实现GaAs基片表面基本达到原子级的平整度,通过高能电子衍射仪（RHEED）实现薄膜生长过程的原位监测,研究了STO缓冲层薄膜时的对薄膜的结晶质量的影响。得到了STO薄膜制备的最佳工艺条件,即衬底温度为600℃,腔体为5×10-5 Pa环境。二、采用脉冲激光沉积系统,在STO缓冲层上制备了（00...
【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 薄膜太阳电池的研究现状
1.2.1 硅基薄膜太阳电池
1.2.2 碲化镉太阳电池
1.2.3 铜铟镓硒太阳电池
1.2.4 染料敏化太阳电池
1.3 锆钛酸铅(PZT)材料的铁电光伏特性
1.4 砷化镓(GaAs)的基本性质
1.5 论文选题及其研究方案
第二章 半导体异质结的制备及其表征方法
2.1 半导体异质结的制备方法
2.1.1 脉冲激光沉积(PLD)制备薄膜技术简介
2.1.2 激光分子束外延(L-MBE)制备薄膜技术简介
2.1.3 缓冲层薄膜生长原位监测方法
2.1.4 高能电子束衍射(RHEED)的原理
2.2 薄膜的微观结构表征方法
2.2.1 X射线衍射仪
2.2.2 原子力显微镜
2.3 薄膜的电学性能测试
2.3.1 薄膜的I-V性质
2.4 光伏性能的测试
第三章 PZT/GaAs异质结的制备
3.1 GaAs基底上生长STO薄膜
3.1.1 GaAs基片的表面处理
3.1.2 STO薄膜生长过程中温度的影响
3.2 PZT薄膜的制备
3.2.1 PZT薄膜的制备工艺
3.2.2 温度对PZT薄膜结构的影响
3.2.3 氧分压对PZT薄膜的影响
3.3 PZT/STO/GaAs结构匹配分析
3.4 厚度对PZT薄膜铁电性的影响
3.5 本章小结
第四章 器件的光伏特性研究
4.1 ITO透明导电电极的制备
4.2 ITO/PZT/STO/GaAs紫外-可见光谱分析
4.3 样品的铁电性能分析
4.4 PZT/STO/GaAs的光电特性
4.4.1 PZT/ GaAs的J-V特性曲线
4.4.2 PZT/STO/GaAs的光伏特性
4.4.3 PZT膜厚对样品的光电性能影响
4.4.4 极化与样品光电性能的影响
4.4.5 光照强度对样品的光电性能的影响
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sn类钙钛矿太阳电池薄膜的掺杂改性研究[J]. 檀满林,杨帅,马清,符冬菊,李冬霜,王晓伟,张维丽,陈建军,张化宇. 无机化学学报. 2016(09)
[2]Pb(Zr0.52Ti0.48)O3/SrRuO3铁电隧穿结的制备与性能研究[J]. 刘小辉,朱俊,郑林辉,房丽彬. 电子元件与材料. 2016(08)
[3]薄膜太阳电池技术发展趋势浅析[J]. 李微,黄才勇,刘兴江. 中国电子科学研究院学报. 2012(04)
[4]薄膜太阳电池的研究现状与发展趋势[J]. 赵颖,戴松元,孙云,冯良桓. 自然杂志. 2010(03)
[5]薄膜太阳电池的研发现状和产业发展[J]. 洪瑞江,沈辉. 中国材料进展. 2009(Z2)
[6]薄膜太阳电池的最新进展[J]. 王育伟,刘小峰,陈婷婷,姜春萍,王瑞林. 半导体光电. 2008(02)
[7]薄膜非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究[J]. 薛俊明,麦耀华,赵颖,张德坤,韩建超,侯国付,朱锋,张晓丹,耿新华. 太阳能学报. 2005(02)
[8]SrTiO3同质外延过程中的反射高能电子衍射图案分析[J]. 魏贤华,张鹰,李金隆,邓新武,刘兴钊,蒋树文,朱俊,李言荣. 物理学报. 2005(01)
[9]外延薄膜生长的实时监测分析研究[J]. 李金隆,张鹰,邓新武,刘兴钊,陶伯万,李言荣. 功能材料. 2004(02)
[10]超薄金属膜生长研究新进展[J]. 王兵,吴自勤. 物理. 1996(12)
博士论文
[1]铁电/AlGaN/GaN半导体异质薄膜的界面表征研究[D]. 曾慧中.电子科技大学 2010
[2]RHEED原位监测的PEMOCVD方法及GaN基薄膜低温生长[D]. 秦福文.大连理工大学 2004
硕士论文
[1]飞秒激光照射下硅/砷化镓太阳能电池的光电特性研究[D]. 田秀芹.中南大学 2014
[2]氧化物介质多层膜的生长与电学性能的研究[D]. 郝兰众.电子科技大学 2005
本文编号：3636714
【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 薄膜太阳电池的研究现状
1.2.1 硅基薄膜太阳电池
1.2.2 碲化镉太阳电池
1.2.3 铜铟镓硒太阳电池
1.2.4 染料敏化太阳电池
1.3 锆钛酸铅(PZT)材料的铁电光伏特性
1.4 砷化镓(GaAs)的基本性质
1.5 论文选题及其研究方案
第二章 半导体异质结的制备及其表征方法
2.1 半导体异质结的制备方法
2.1.1 脉冲激光沉积(PLD)制备薄膜技术简介
2.1.2 激光分子束外延(L-MBE)制备薄膜技术简介
2.1.3 缓冲层薄膜生长原位监测方法
2.1.4 高能电子束衍射(RHEED)的原理
2.2 薄膜的微观结构表征方法
2.2.1 X射线衍射仪
2.2.2 原子力显微镜
2.3 薄膜的电学性能测试
2.3.1 薄膜的I-V性质
2.4 光伏性能的测试
第三章 PZT/GaAs异质结的制备
3.1 GaAs基底上生长STO薄膜
3.1.1 GaAs基片的表面处理
3.1.2 STO薄膜生长过程中温度的影响
3.2 PZT薄膜的制备
3.2.1 PZT薄膜的制备工艺
3.2.2 温度对PZT薄膜结构的影响
3.2.3 氧分压对PZT薄膜的影响
3.3 PZT/STO/GaAs结构匹配分析
3.4 厚度对PZT薄膜铁电性的影响
3.5 本章小结
第四章 器件的光伏特性研究
4.1 ITO透明导电电极的制备
4.2 ITO/PZT/STO/GaAs紫外-可见光谱分析
4.3 样品的铁电性能分析
4.4 PZT/STO/GaAs的光电特性
4.4.1 PZT/ GaAs的J-V特性曲线
4.4.2 PZT/STO/GaAs的光伏特性
4.4.3 PZT膜厚对样品的光电性能影响
4.4.4 极化与样品光电性能的影响
4.4.5 光照强度对样品的光电性能的影响
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sn类钙钛矿太阳电池薄膜的掺杂改性研究[J]. 檀满林,杨帅,马清,符冬菊,李冬霜,王晓伟,张维丽,陈建军,张化宇. 无机化学学报. 2016(09)
[2]Pb(Zr0.52Ti0.48)O3/SrRuO3铁电隧穿结的制备与性能研究[J]. 刘小辉,朱俊,郑林辉,房丽彬. 电子元件与材料. 2016(08)
[3]薄膜太阳电池技术发展趋势浅析[J]. 李微,黄才勇,刘兴江. 中国电子科学研究院学报. 2012(04)
[4]薄膜太阳电池的研究现状与发展趋势[J]. 赵颖,戴松元,孙云,冯良桓. 自然杂志. 2010(03)
[5]薄膜太阳电池的研发现状和产业发展[J]. 洪瑞江,沈辉. 中国材料进展. 2009(Z2)
[6]薄膜太阳电池的最新进展[J]. 王育伟,刘小峰,陈婷婷,姜春萍,王瑞林. 半导体光电. 2008(02)
[7]薄膜非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究[J]. 薛俊明,麦耀华,赵颖,张德坤,韩建超,侯国付,朱锋,张晓丹,耿新华. 太阳能学报. 2005(02)
[8]SrTiO3同质外延过程中的反射高能电子衍射图案分析[J]. 魏贤华,张鹰,李金隆,邓新武,刘兴钊,蒋树文,朱俊,李言荣. 物理学报. 2005(01)
[9]外延薄膜生长的实时监测分析研究[J]. 李金隆,张鹰,邓新武,刘兴钊,陶伯万,李言荣. 功能材料. 2004(02)
[10]超薄金属膜生长研究新进展[J]. 王兵,吴自勤. 物理. 1996(12)
博士论文
[1]铁电/AlGaN/GaN半导体异质薄膜的界面表征研究[D]. 曾慧中.电子科技大学 2010
[2]RHEED原位监测的PEMOCVD方法及GaN基薄膜低温生长[D]. 秦福文.大连理工大学 2004
硕士论文
[1]飞秒激光照射下硅/砷化镓太阳能电池的光电特性研究[D]. 田秀芹.中南大学 2014
[2]氧化物介质多层膜的生长与电学性能的研究[D]. 郝兰众.电子科技大学 2005
本文编号：3636714
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