GaAs量子阱太阳能电池量子效率的研究

将量子阱结构引入到单结GaAs太阳能电池中能够有效扩展吸收光谱.为了研究量子阱结构在GaAs太阳能电池中的作用机理,本文采用实验和理论的方法研究了InGaAs/GaAsP量子阱结构对电池量子效率的影响.实验结果表明,量子阱结构的窄带隙阱层材料将电池的吸收光谱从890 nm扩展到1000 nm.同时,量子阱结构的引入提高了680—890 nm波长范围内的量子效率,降低了波长在680 nm以下的量子效率.通过计算得到的量子阱结构和GaAs材料的光吸收系数,可以用来解释量子阱结构对太阳能电池量子效率的影响.     

CdSe/ZnSe/ZnS量子点在单晶太阳能电池中的应用

将CdSe/ZnSe/ZnS量子点掺入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,研究了量子点的发光下转移特性。将420 nm长波滤光片盖在单晶电池上,使电池对300~420 nm波段光谱响应几乎为零,同时排除下转移层抗反射效应的影响,再在滤光片表面制备下转移层,观察到了外量子效率(EQE)值的提升,说明所用量子点可以应用于对300~420 nm波段光谱响应几乎为零的电池上实现频率的下转移,提高EQE。对量子点在太阳能电池中应用的可能性进行了分析,并根据本实验中测得电池的EQE数据,计算了该电池获得提升所需量子点最低的整体荧光量子效率值为87.8%。     

两端叠层结构的中长波量子阱红外探测器

采用分子束外延技术生长了两个叠层结构的双色量子阱红外探测器结构,并经过光刻和湿法刻蚀制作成两端结构的量子阱红外探测器单元器件. 通过改变量子阱势垒高度,势阱宽度,掺杂浓度,重复周期数等器件参数,可以使总电压在两个叠层之间产生适当的分布,从而使器件表现出不同的电压响应特点. 光电流谱测量显示,器件1随着外加偏置电压可实现对于中波大气红外窗口(3—5 μm)和长波大气红外窗口(8—12 μm)红外响应的切换,器件2在不同的偏置电压下可以对这两个波段同时做出响应. 本文探讨了两端叠层结构量子阱红外探测器的工作原 关键词： 电压调制 同时响应 量子阱红外探测器 双波段     

GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构设计与光谱分析

通过理论计算对用于量子阱红外探测器的GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构进行模拟设计,将不同生长结构的量子阱材料的光响应谱和光致荧光谱(PL)与计算结果进行比较.说明量子阱生长结构与量子阱能级结构的关系.欲使量子阱红外探测器的响应峰值在8μm附近,则需量子阱结构中阱宽为47nm,垒中Al含量为029.理论计算与测试结果符合得较好. 关键词：     

全息技术制作二维光子晶体蓝宝石衬底提高发光二极管外量子效率

为了提高GaN基发光二极管(LED)的外量子效率,在蓝宝石衬底制作了二维光子晶体.衬底上的二维光子晶体结构采用激光全息技术和感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术制作,然后采用金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)技术在图形蓝宝石衬底(PSS)上生长2μm厚的n型GaN层,4层量子阱和200nm厚的p型GaN层,形成LED结构.衬底上制作的二维光子晶体为六角晶格结构,晶格常数为3.8μm,刻蚀深度为800nm.LED器件光强输出测试结果显示,在PSS上制作的LED(PSS-LED)的发光强度普遍高于蓝宝石平 关键词： 全息 发光二极管 图形蓝宝石衬底 外量子效率     

量子垒生长速率对InGaN基绿光LED性能的影响

利用MOCVD技术在图形化Si(111)衬底上生长了InGaN/GaN绿光LED外延材料。在GaN量子垒的生长过程中,保持NH3流量不变,通过调节三乙基镓(TEGa)源的流量来改变垒生长速率,研究了量子垒生长速率对LED性能的影响。使用二次离子质谱仪(SIMS)和荧光显微镜(FLM)分别对量子阱的阱垒界面及晶体质量进行了表征,使用电致发光测试系统对LED光电性能进行了表征。实验结果表明,垒慢速生长,在整个测试电流密度范围内,外量子效率(EQE)明显提升。我们认为,小电流密度下,EQE的提升归结为量子阱晶体质量的改善;而大电流密度下,EQE的提升则归结为阱垒界面陡峭程度的提升。     

双色量子阱红外探测器顶部光子晶体耦合层的设计优化

采用三维时域有限差分算法(3D-FDTD)对GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器(QWIP)的顶部光子晶体光输入耦合层结构的电磁场分布进行了仿真分析,得到了多种不同周期、占空比、深度的二维光子晶体结构耦合效率及电磁场分布.探索了一种双色探测器的光子晶体光输入耦合层结构的设计思路,使之可对中波/长波或长波双色8/12 μm同时提供较高的耦合效率. 关键词： 红外探测器 量子阱 光子晶体     

基于混合型量子阱的GaN基垂直结构发光二极管性能

为解决GaN基垂直结构发光二极管(VS-LEDs)在大电流驱动时效率下降的问题,制作了具有耦合量子阱(CQWs)和传统量子阱(NQWs)的混合型量子阱(HQWs)结构VS-LEDs.与NQWs结构VS-LEDs相比,HQWs结构VS-LEDs在350 mA输入电流下的正向偏压降低0.68 V,光输出功率提升53.0％,并有更好的电流响应效率.同时,NQWs结构和HQWs结构VS-LEDs的外量子效率分别下降到最大值的37.7％和67.5％,表明采用HQWs能使LEDs的效率下降得到大幅缓解.     

量子阱结构对有机电致发光器件效率的影响

实验中共制备了五种有机量子阱结构电致发光器件,分别对这五种量子阱结构器件的电致发光特性进行了研究,分析了量子阱结构的周期数和势垒层的厚度对器件电学性能的影响.实验结果表明适当周期数的量子阱结构器件的亮度和电流效率比传统的三层结构器件的要大,主要原因是量子阱结构对电子和空穴的限制作用,这种限制作用提高了电子和空穴在发光层中形成激子和复合的概率,从而提高了发光的亮度和效率.当改变阱结构器件中势阱层的厚度时,也会对器件的亮度和效率产生影响,采用适当的势阱层厚度能够提高器件的亮度和效率. 关键词： 量子阱结构 电致发光 电流效率 光谱     

硅BC8量子点太阳能电池中的多重激子效应

多重激子效应是指在纳米半导体晶体中,量子点吸收一个高能光子而产生多个电子-空穴对的过程,该效应可以提高单结太阳电池能量转换效率。利用碰撞电离机制和费米统计模型计算了工作温度300 K的单结硅BC8量子点太阳能电池在AM1.5G太阳光谱下的能量转换效率。对于波长在280~580 nm的入射光,多重激子效应可以大幅增强硅BC8量子点直径d>5.0 nm的量子点太阳电池的能量转换效率。硅纳米量子点的直径d=6.3~6.4 nm时,最大能量转换效率为51.6%。     

工业级纳米绒面多晶硅太阳电池的制备及其性能研究

基于产线工艺制备了纳米绒面多晶硅太阳电池,并表征其光电转换性能。研究结果表明：相对传统微米绒坑,纳米绒面能够提升多晶硅太阳电池的短路电流,相应的光电转换效率绝对值提升大于0.4%,产线均值光电转换效率超过了19.1%。结合漫反射光谱和外量子效率测试结果,改进的光电转换的原因归结为纳米绒面能够有效地诱捕短波和长波太阳光子,增强短波和长波太阳光响应。本研究证实纳米绒面多晶硅太阳电池可利用产线工艺制备且具有较高的光电转换效率,能够实现产业化。     

Status of GaN-based green light-emitting diodes

GaN-based blue light emitting diodes(LEDs) have undergone great development in recent years,but the improvement of green LEDs is still in progress.Currently,the external quantum efficiency(EQE) of GaN-based green LEDs is typically30%,which is much lower than that of top-level blue LEDs.The current challenge with regard to GaN-based green LEDs is to grow a high quality In GaN quantum well(QW) with low strain.Many techniques of improving efficiency are discussed,such as inserting Al GaN between the QW and the barrier,employing prestrained layers beneath the QW and growing semipolar QW.The recent progress of GaN-based green LEDs on Si substrate is also reported:high efficiency,high power green LEDs on Si substrate with 45.2% IQE at 35 A/cm2,and the relevant techniques are detailed.     

ZnCdSe量子阱/CdSe量子点耦合结构中的激子隧穿过程

用室温光致发光谱和飞秒脉冲抽运探测方法对不同垒宽的ZnCdSe量子阱/ZnSe/CdSe 量子点新型耦合结构中激子隧穿过程进行研究，观察到激子从量子阱到量子点的快速隧穿过 程.在ZnSe垒宽为10nm, 15nm, 20nm时，测得激子隧穿时间分别为1.8ps, 4.4ps, 39ps. 关键词： ZnCdSe量子阱 CdSe量子点 激子 隧穿     

量子阱数量变化对InGaN/AlGaN LED的影响

采用软件理论分析的方法分析了InGaN/AlGaN量子阱数量变化对发光二极管内量子效率、电子空穴浓度分布、载流子溢出产生的影响。分析结果表明:量子阱的个数不是越多越好,LED的光学性质和量子阱的个数并不成线性关系。量子阱个数太少时,电流溢出现象较明显;而当量子阱个数太多时,极化现象明显,且会造成材料浪费。因此应根据工作电流选择合适的量子阱个数。     

亚波长金属光栅的光耦合增强效应及透射局域化的模拟研究

介质层上的亚波长金属光栅产生的表面等离子体（surface plasmons,SPs）可以极大地增强光栅下介质层内的透射光强.增强作用从500 nm延续到近红外区域.在波长610 nm附近有接近110%的增强,在波长700 nm及740 nm处也有180%左右的增强.而这个波长范围与薄膜太阳能电池的吸收谱很相近,因此这种结构有望大幅度提高薄膜太阳能电池及不同波长光探测器等光电转换器件的光耦合效率. 关键词： 表面等离子体 亚波长光栅 薄膜太阳能电池 透射增强     

量子阱结构对含V形坑InGaN/GaN蓝光LED效率衰减的影响

使用MOCVD在图形化Si衬底上生长了含V形坑的InGaN/GaN蓝光LED。通过改变生长温度,生长了禁带宽度稍大的载流子限制阱和禁带宽度稍小的发光阱,研究了两类量子阱组合对含V形坑InG aN/GaN基蓝光LED效率衰减的影响。使用高分辨率X射线衍射仪和LED电致发光测试系统对LED外延结构和LED光电性能进行了表征。结果表明:限制阱靠近n层、发光阱靠近p层的新型量子阱结构,在室温75 A/cm~2时的外量子效率相对于其最高点仅衰减12.7%,明显优于其他量子阱结构的16.3%、16.0%、28.4%效率衰减,且只有这种结构在低温时(T≤150 K)未出现内量子效率随电流增大而剧烈衰减的现象。结果表明,合理的量子阱结构设计能够显著提高电子空穴在含V形坑量子阱中的有效交叠,促进载流子在阱间交互,提高载流子匹配度,抑制电子泄漏,从而减缓效率衰减、提升器件光电性能。     

Fluorinated Boron Nitride Quantum Dots: A New 0D Material for Energy Conversion and Detection of Cellular Metabolism

Quantum dots encompass a broad spectrum of optical, catalytic, and electrochemical properties bringing in novel applications in catalysis, imaging, displays, and optoelectronics. Herein, the unanticipated broad‐spectrum light absorption and high fluorescence quantum yield in fluorinated boron nitride (FBN) quantum dots are discussed. A heterostructure of FBN quantum dots with a wide‐bandgap semiconductor, titania nanotube arrays, exhibits high photocatalytic activity as evidenced by high external quantum efficiency extending from ultraviolet to green region of the solar spectrum (≈24% at 400 nm). The high activity is confirmed using photoelectrochemical hydrogen evolution experiments. Further, it is demonstrated that high fluorescence quantum yield could be tapped for the detection of glycolytic activity in cancer cells compared to normal cells. This finding could shift the paradigm of molecular detection using quantum dots. The 0D structure and the gap states introduced through fluorination are believed to be responsible for these unprecedented characteristics of boron nitride.     

Highly efficient quantum cutting in Yb/Pr-codoped NaY(WO4)2 crystal

Cutting one ultraviolet photon into three near-infrared (NIR) photons can effectively improve the efficiency of silicon solar cells. We prepared Yb-doped, Pr-doped, and Yb/Pr-codoped NaY(WO₄)₂ (NYW) crystals. The Yb/Pr-codoped sample can divide the ultraviolet and blue photons into ∼1000 nm NIR photons, which brings strong emission at the NIR wavelength range. On the basis of the luminescence spectra and lifetime analysis, the quantum efficiency of the material is higher.     

Spectral response of the intrinsic region of a GaAs–InAs quantum dot solar cell considering the absorption spectra of ideal cubic dots

Recently, attempts have been made by some researchers to improve the efficiency of quantum dot solar cells by incorporating different types of quantum dots. In this paper, the photocurrent density has been obtained considering the absorption spectra of ideal cubic dots. The effects of quantum dot size dispersion on the spectral response of the intrinsic region of a GaAs–InAs quantum dot solar cell have been studied. The dependence of the spectral response of this region on the size of quantum dots of such solar cell has also been investigated. The investigation shows that for smaller quantum dot size dispersion, the spectral response of the intrinsic region of the cell increases significantly. It is further observed that by enlarging the quantum dot size it is possible to enhance the spectral response of such solar cells as it causes better match between absorption spectra of the quantum dots and the solar spectrum. These facts indicate the significant role of quantum dot size and size dispersion on the performance of such devices. Also, the power conversion efficiency of such solar cell has been studied under 1 sun, AM 1.5 condition.