銻化物半導體材料的MOCVD生長研究及其熱光伏器件的模擬分析

【摘要】： InAs_(1-x)Sb_x和Ga_xIn_(1-x)As_(1-y)Sb_y是兩種典型的中紅外銻化物半導體材料,前者能夠通過調(diào)節(jié)組分使其禁帶寬度值覆蓋3～5μm和8～14μm兩個大氣窗口,而后者能夠在與GaSb襯底晶格匹配的條件下,通過組分調(diào)節(jié)覆蓋1.7～4.2μm的波長范圍,引起了相關(guān)研究者對這兩種銻化物半導體材料在熱光伏領(lǐng)域的關(guān)注。本論文的主要工作分為兩個方面:一,研究中紅外InAsSb材料的金屬有機化學氣相淀積(MOCVD)生長特性。首先采用低壓MOCVD系統(tǒng)外延生長InAsSb材料,掌握了InAsSb半導體材料的MOCVD生長方法。其次,采用多種表征手段對InAsSb外延材料進行表征。二,為設計和制作可應用于中紅外波段的高性能GaInAsSb熱光伏器件,進行了熱光伏器件的模擬分析,通過對基于帶隙為0.56eV的GaInAsSb材料的熱光伏電池模型的暗電流和內(nèi)量子效率的模擬,討論了熱光伏電池主要的結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)對器件性能參數(shù)的影響。通過本工作一方面掌握了InAsSb材料MOCVD生長的工藝技術(shù),并通過對實驗結(jié)果的分析討論了各生長參數(shù)對材料性能的影響。另一方面研究器件參數(shù)對GaInAsSb熱光伏電池性能的影響,進而獲得高性能熱光伏電池的器件參數(shù)。為今后制作基于GaInAsSb材料的熱光伏器件奠定基礎。 【關(guān)鍵詞】：銻化物 InAsSb GaInAsSb MOCVD TPV 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TN304.055
【目錄】：

• 內(nèi)容提要4-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 銻化物半導體材料8-11
• 1.1.1 GaSb二元材料8-9
• 1.1.2 InAsSb材料簡述9-10
• 1.1.3 GaInAsSb材料簡述10-11
• 1.2 熱光伏技術(shù)11-16
• 1.2.1 熱光伏系統(tǒng)的概念描述11-13
• 1.2.2 熱光伏電池的相關(guān)參數(shù)13-15
• 1.2.3 熱光伏電池的研究進程15-16
• 1.3 基于銻化物的熱光伏電池16-18
• 1.3.1 GaSb熱光伏電池16-17
• 1.3.2 GaInAsSb/GaSb結(jié)構(gòu)熱光伏電池17-18
• 1.4 熱光伏電池的應用價值及應用前景18-19
• 1.5 論文的主要內(nèi)容及目的19-20
• 第二章 MOCVD外延設備及外延生長20-26
• 2.1 InAsSb材料的MOCVD生長20-25
• 2.1.1 MOCVD外延技術(shù)的概念和原理20-21
• 2.1.2 MOCVD生長技術(shù)的特點21-22
• 2.1.3 MOCVD設備介紹22-23
• 2.1.4 InAsSb材料的MOCVD生長23-25
• 2.2 本章小結(jié)25-26
• 第三章 材料表征及結(jié)果討論26-34
• 3.1 成分及結(jié)構(gòu)26-31
• 3.1.1 X射線衍射(X-ray diffraction,XRD)26-30
• 3.1.2 X射線光電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)30-31
• 3.2 電學特性31-33
• 3.2.1 范德堡(Van de pauw)法霍爾測量31-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第四章 GaInAsSb熱光伏器件模擬34-76
• 4.1 引言34
• 4.2 GaInAsSb TPV器件模擬思路34-35
• 4.3 GaInAsSb材料光學系數(shù)的模擬35-40
• 4.3.1 理論分析36-38
• 4.3.2 GaInAsSb相關(guān)參數(shù)38-39
• 4.3.3 吸收系數(shù)的計算公式39
• 4.3.4 計算結(jié)果及討論39-40
• 4.4 暗電流40-59
• 4.4.1 理論分析41-43
• 4.4.2 計算結(jié)果和討論43-59
• 4.5 內(nèi)量子效率59-73
• 4.5.1 內(nèi)量子效率的理論分析59-60
• 4.5.2 量子效率的計算和討論60-71
• 4.5.3 Ga_(0.87)In_(0.13)As_(0.12)Sb_(0.88)同質(zhì)結(jié)TPV器件的內(nèi)量子效率計算結(jié)果71-73
• 4.6 本章小結(jié)73-76
• 第五章 結(jié)論76-78
• 參考文獻78-84
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況84-85
• 致謝85-86
• 摘要86-89
• ABSTRACT89-93

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