Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0201U005259, 0100U006651 , Науково-дослідна робота Назва роботи Теоретичне моделювання та розробка технології створення високоенергетичних каскадних фотоелектричних елементів на основі багатошарових гетероструктур GaAs та його твердих розчинів. Назва етапу роботи Керівник роботи Торчинська Т.В., Дата реєстрації 08-06-2001 Організація виконавець Інститут фізики напівпровідників імені В.Є.Лашкарьова НАН України Опис етапу Об'єкт дослідження - AlxGa1-xAs/GaAs, AlxGa1-xAs/InxGa1-xAs/GaAs, InxGa1-xP/GaAs гетероструктури. Мета роботи - теоретичне моделювання та розробка промислової технології створення радіаційно-стійких та високоенергетичних багатошарових каскадних фотоелементів на базі напівпровідників А3В5, а саме - гетеросистем AlxGa1-xAs/GaAs, AlxGa1-xAs/InxGa1-xAs/GaAs та InxGa1-xP/GaAs для подальшого створення на їх основі нового покоління оптоелектронних пар, фотоелектричних батарей та сонячних енергостанцій з концентраторами сонячного випромінювання. Методи дослідження - вимірювання спектрів фотолюмінесценції , вимірювання спектральних характеристик, вимірювання вольт-амперних, ватт-вольтних, люкс-амперних характеристик, дифракція відбитих високоенергетичних електронів, аналізування складу за допомогою товщинної інтерференційно-трансмісійної мікроскопії. Розроблено програму оптимізації параметрів багатошарових гетероструктур для ПЕОМ , яка необхідна для відпрацювання технології виготовлення необхідних структур. Вн утрішні напруги в багатошарових напівпровідникових структурах є небажаним фактором, який зменшує їх міцність та робочі характеристики в цілому. Зовнішнім проявом наявності внутрішніх напруг є згинання гетероструктури після переходу від температури виготовлення до нормальної. Існує можливість управління рівнем внутрішніх напруг та величиною кривини шаруватої структури шляхом відповідного вибору параметрів шарів. Такий вибір може бути виконаний за допомогою методів оптимізації. Програма, зазначена вище, дозволяє, варіюючи параметрами, отримати оптимальні структури елементів. Вирощено декілька структур оптимізованих фотоелементів на базі AlxGa1-xAs/GaAs гетероструктур методом рідинно-фазної епітаксії. Для оптимізації технології отримання гетероструктур для сонячних фотоелементів було вибрано два технологічних режими рідинно-фазної епітаксії: низькотемпературний та високотемпературний. Виміряні характеристики сонячних елементів показали, що вони відповідають розрахованим оптимальним параметрам. Проведено теорети чний аналіз AlxGa1-xAs/InxGa1-xAs/GaAs сонячного тандемного елемента. Конструкція елемента складається із широкозонного й вузькозонного переходів, з'єднаних электрично за допомогою тунельного діода, який виконано як єдину частину монолітної структури. Конструкція також містить віконний прошарок, для того щоб мінімізувати втрати, обумовлені поверхневою рекомбінацією. Задіяний аналітичний метод - це наближене формальне рішення транспортних рівнянь із головним рішенням, отриманим для інтегральної форми рівняння безперервності. Ефективність запропонованого елемента для АМ0 умов становить 32%. Порівняно ефективності як функції температури. Аж до 400 К ефективність для АМ1, 1.5, 2, 3 і 5 вище за ефективність для АМ0; АМ0 ефективність вище при температурах > 400 К. Криві показують, що аж до 400 К ефективність зростає зі збільшенням значення АМ до АМ3, а потім залишається відносно постійною величиною вище АМ3. При температурах > 400 К ефективність зменшується трохи до АМ1 і відносно постійна вище АМ1. Поводження ефе ктивності в двох температурних областях (до 400К та вище 400К) може бути пояснено на основі того, що відсоток потоку фотонів у ближній інфрачервоній області спектру більше, ніж потік фотонів у блакитній частині зі збільшенням значення АМ від 0 до, приблизно, 3. Це дає в результаті менше поглинання фотонів у прошарках вікна (AlGaAs) і подальше зниження втрат на поверхневу рекомбінацію. Проведено дослідження процедури оптимального росту GaInP/GaAs гетероінтерфейса методом молекулярно-пучкової епітаксії. Якість інтерфейсу є критичним фактором для отримання високоенергетичних GaAs сонячних елементів з GaInP бар'єрним шаром, тому що час життя неосновних носіїв строго залежить від структури інтерфейсу. Спостереження дифракції відбитих електронів високих енергій в період росту через GaInP/GaAs гетероінтерфейс показало, що атоми фосфору заміщуються атомами миш'яку в інтерфейсній області GaInP шару, і утворюється перехідний шар, який діє як пастка носіїв. Введення шару GaP в інтерфейс, як виявилось, є ефективним факт ором в зменшенні рекомбінаційних втрат. Також цей шар покращує оптичні властивості GaInP/GaAs гетероінтерфейсу. Із зображень, які отримані методом аналізування складу за допомогою товщинної інтерференційно-трансмісійної мікроскопії, також було знайдено, що оптимальна товщина введеного шару GaP - 1 нм, для того щоб подавити генерування дислокацій невідповідності , так само як і щоб зформувати перехідний шар з меншою забороненою зоною. Отримано оптимізовані фотоелементи на базі GaInP/GaAs гетероструктури методом молекулярно-пучкової епітаксії. Виміряні характеристики сонячних елементів показали розраховані оптимальні параметри. Опис продукції Автори роботи Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити