锑化镓/镓铟砷锑热光伏电池的研究与制备
发布时间：2021-12-30 23:30
随着新能源装备的快速发展,热光伏电池因其众多特有的优势越来越受到研究者的青睐。与单一锑化镓材料制作的热光伏电池相比,本文在其基础上增加了镓铟砷锑材料的使用。由于该四元化合物具有两个独立的组分变量,可以灵活调节半导体的晶格常数和介电常数等参数,优化了电池的性能。在电池的所有结构中,由于电极连接器件和外部电路,因此其占有着非常重要的地位,而电极只有和电池实现欧姆接触才能具有高性能。不过,由于锑化镓材料本身具有费米能级钉扎效应,使得电极和锑化镓本身很难实现欧姆接触,限制了电池的性能。对此,本文在工艺上巧妙地提出了一系列措施来降低这种效应的负面影响,即利用重掺杂、硫钝化、电极材料选取和快速热退火等措施来促使电极和电池实现欧姆接触,从而提升电极的性能。本文并没有一开始就直奔主题利用这是工艺制作电极,而是先验证这些措施的有效性,引入了“比接触电阻”的概念,而测出它的具体值需要一种测试模型,即“圆点传输线模型”。然后利用一系列工艺在锑化镓材料的表面做出了这种模型对应的图案并进行了测试,测试的结果显示P型锑化镓的电极具有很低的比接触电阻和近乎完美的I-V特性曲线,而N区锑化镓的电极则较差,其原因是费米...
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热光伏电池结构图
这是我在阅读了相关文献后针对锑化镓的性质大胆提出的一材料能同时运用这四种方法尤其是前两种来实现欧姆接触的真的不中之一。首先，重掺杂主要用于那些想要克服具有费米能级钉扎效应钝化主要用于表面形貌差和表面态密度高的材料。最后，电极材料不同，千般变化。这是前三种方法，而第四种方法快速热退火主要用，运用得就比较广泛了，优化的效果也很好。前面三种方法具有方法具有一般性，所以该综合法既有针对性又有一般性。下面，我法的原理。掺杂杂一般是 18 次方以上这个数量级，这样可以使其势垒区变窄，掺窄。当势垒区窄到一定程度，电子隧穿机制将取代电子热发射机制前“乖乖地”跨越势垒到达对方区域而是直接“抄近路”隧穿势垒结两边的载流子可以比较轻易地隧穿到对方区域而形成电流，在零比接触电阻，于是金属-半导体结将由整流接触变为欧姆接触。重掺杂的机理我设计了如下图 2.1 所示的材料结构与信息
化学性质活泼，很容易和氧气发生化学反应而生成氧化锑导致其表面有大量的氧化物、悬挂键和非辐射复合中心，的表面态密度，表面形貌很差。前面我们讲过表面态密度钉扎效应，这严重地限制锑化镓器件的性能和用途。表面度时处于支配作用，也就是说不设法降低表面态密度，无膜金属，肖特基势垒高度都基本不会改变，这不利于欧姆方设法降低表面态密度。体表面态密度有很多种方法，其目的都是反应去掉表面的态材料能够阻止片子内部的锑化镓材料进一步和氧气反应入的探讨，比如将片子浸泡到某种溶液中（湿法），或者（干法）。这里我介绍一种叫做硫钝化的方法，它是将锑中反应。它操作简单，成本又低而效果却很好，是我青睐液有很多种，我选取的是硫化钠溶液。硫化钠是一种强碱出硫离子，硫离子再与片子表面锑和镓的氧化物反应，生而将含氧键取而代之，而其表面态密度却很低，还可以当 2.2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料台面腐蚀[J]. 张利学,孙维国,吕衍秋,张向锋,姚官生,张小雷,司俊杰. 红外与毫米波学报. 2014(05)
[2]0.6-eV bandgap In0.69Ga0.31As thermophotovoltaic devices with compositionally undulating step-graded InAsyP1-ybuffers[J]. 季莲,陆书龙,江德生,赵勇明,谭明,朱亚棋,董建荣. Chinese Physics B. 2013(02)
[3]基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪[J]. 刘邦银,段善旭,刘飞,徐鹏威. 电工技术学报. 2009(06)
[4]最大功率点跟踪原理及实现方法的研究[J]. 赵庚申,王庆章,许盛之. 太阳能学报. 2006(10)
[5]热光伏技术基本原理与研究进展[J]. 陈雪,宣益民. 半导体光电. 2006(04)
[6]808nm半导体激光器腔面硫钝化工艺研究[J]. 田增霞,崔碧峰,徐晨,舒雄文,张蕾,沈光地. 固体电子学研究与进展. 2006(02)
[7]一种新型腔式吸热器的设计与实验研究[J]. 刘志刚,张春平,赵耀华,唐大伟. 太阳能学报. 2005(03)
[8]热光伏技术的研究进展[J]. 乔在祥,陈文浚,杜邵梅. 电源技术. 2005(01)
硕士论文
[1]GaSb热光伏电池及其减反射层的研究[D]. 于书文.大连理工大学 2009
[2]基于GaSb的热光伏电池工艺技术的研究[D]. 杨兴典.南京理工大学 2008
[3]P型GaN欧姆接触特性研究[D]. 吕玲.西安电子科技大学 2008
本文编号：3559175
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热光伏电池结构图
这是我在阅读了相关文献后针对锑化镓的性质大胆提出的一材料能同时运用这四种方法尤其是前两种来实现欧姆接触的真的不中之一。首先，重掺杂主要用于那些想要克服具有费米能级钉扎效应钝化主要用于表面形貌差和表面态密度高的材料。最后，电极材料不同，千般变化。这是前三种方法，而第四种方法快速热退火主要用，运用得就比较广泛了，优化的效果也很好。前面三种方法具有方法具有一般性，所以该综合法既有针对性又有一般性。下面，我法的原理。掺杂杂一般是 18 次方以上这个数量级，这样可以使其势垒区变窄，掺窄。当势垒区窄到一定程度，电子隧穿机制将取代电子热发射机制前“乖乖地”跨越势垒到达对方区域而是直接“抄近路”隧穿势垒结两边的载流子可以比较轻易地隧穿到对方区域而形成电流，在零比接触电阻，于是金属-半导体结将由整流接触变为欧姆接触。重掺杂的机理我设计了如下图 2.1 所示的材料结构与信息
化学性质活泼，很容易和氧气发生化学反应而生成氧化锑导致其表面有大量的氧化物、悬挂键和非辐射复合中心，的表面态密度，表面形貌很差。前面我们讲过表面态密度钉扎效应，这严重地限制锑化镓器件的性能和用途。表面度时处于支配作用，也就是说不设法降低表面态密度，无膜金属，肖特基势垒高度都基本不会改变，这不利于欧姆方设法降低表面态密度。体表面态密度有很多种方法，其目的都是反应去掉表面的态材料能够阻止片子内部的锑化镓材料进一步和氧气反应入的探讨，比如将片子浸泡到某种溶液中（湿法），或者（干法）。这里我介绍一种叫做硫钝化的方法，它是将锑中反应。它操作简单，成本又低而效果却很好，是我青睐液有很多种，我选取的是硫化钠溶液。硫化钠是一种强碱出硫离子，硫离子再与片子表面锑和镓的氧化物反应，生而将含氧键取而代之，而其表面态密度却很低，还可以当 2.2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料台面腐蚀[J]. 张利学,孙维国,吕衍秋,张向锋,姚官生,张小雷,司俊杰. 红外与毫米波学报. 2014(05)
[2]0.6-eV bandgap In0.69Ga0.31As thermophotovoltaic devices with compositionally undulating step-graded InAsyP1-ybuffers[J]. 季莲,陆书龙,江德生,赵勇明,谭明,朱亚棋,董建荣. Chinese Physics B. 2013(02)
[3]基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪[J]. 刘邦银,段善旭,刘飞,徐鹏威. 电工技术学报. 2009(06)
[4]最大功率点跟踪原理及实现方法的研究[J]. 赵庚申,王庆章,许盛之. 太阳能学报. 2006(10)
[5]热光伏技术基本原理与研究进展[J]. 陈雪,宣益民. 半导体光电. 2006(04)
[6]808nm半导体激光器腔面硫钝化工艺研究[J]. 田增霞,崔碧峰,徐晨,舒雄文,张蕾,沈光地. 固体电子学研究与进展. 2006(02)
[7]一种新型腔式吸热器的设计与实验研究[J]. 刘志刚,张春平,赵耀华,唐大伟. 太阳能学报. 2005(03)
[8]热光伏技术的研究进展[J]. 乔在祥,陈文浚,杜邵梅. 电源技术. 2005(01)
硕士论文
[1]GaSb热光伏电池及其减反射层的研究[D]. 于书文.大连理工大学 2009
[2]基于GaSb的热光伏电池工艺技术的研究[D]. 杨兴典.南京理工大学 2008
[3]P型GaN欧姆接触特性研究[D]. 吕玲.西安电子科技大学 2008
本文编号：3559175
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