不同周期数的GaInAs/GaAsP多量子阱太阳能电池

为了研究不同量子阱周期数下GaInAs/GaAsP多量子阱太阳能电池性能的变化规律,利用金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)制备了不同周期数的双结多量子阱太阳能电池样品以及无量子阱双结结构的参考样品,利用高分辨率X射线衍射仪(HXRD)和高分辨率透射电镜(TEM)测试了样品的晶体质量,同时在AM0(1×)光谱条件下测试了样品的I-V特性曲线和相应子电池的外量子效率。最终得到了高晶体质量、吸收截止波长在954 nm的Ga_(0.89)In_(0.11)As/GaAs_(0.92)P_(0.08)多量子阱结构,扩展波段的外量子效率最高达到75.18%,电池光电转换效率相对于无量子阱结构提升2.77%。通过对比测试结果发现,随着量子阱结构周期数的增加,太阳能电池在扩展波段(890~954 nm)的外量子效率不断提高,常规波段的短波响应(300~700 nm)会出现下降,长波响应(700~890 nm)会出现上升,短路电流和转换效率相应提升并趋于饱和。     

ZnS/CdS复合窗口层对CdTe太阳能电池短波光谱响应的影响

采用磁控溅射法制备了ZnS/CdS复合窗口层,并将其应用于CdTe太阳能电池。对所制备薄膜的形貌和结构等进行了研究。测试了具有不同窗口层的CdTe太阳电池的量子效率和光Ⅰ-Ⅴ特性,分析了ZnS薄膜制备条件对CdTe电池器件性能影响;研究了CdS薄膜厚度和ZnS/CdS复合窗口层对短波区透过率以及CdTe太阳电池的光谱响应的影响。着重研究了具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe太阳电池的短波光谱响应。结果表明,CdS窗口层厚度从100 nm减至50 nm后,其对短波区光子透过率平均提高了18.3%,CdTe太阳电池短波区光谱响应平均提高了27.6%。衬底温度250 ℃条件下制备的ZnS晶粒尺寸小于室温下制备的ZnS。具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe电池中,采用衬底温度250 ℃沉积ZnS薄膜来制备窗口层的电池器件,其性能要优于室温下沉积ZnS制备窗口层的电池器件。这说明晶粒尺寸的大小对电子输运有一定影响。在相同厚度CdS的前提下,具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe电池比具有CdS窗口层在短波的光谱响应提高了约2%。这说明ZnS/CdS复合窗口层能够做到减少对短波光子的吸收,从而使更多的光子被CdTe电池的吸收层吸收。     

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%。     

CdTe,核 壳型CdTe/CdS及CdTe/ZnS量子点的合成及表征

在水相中制备了半导体CdTe纳米晶,核 壳型CdTe/CdS和CdTe/ZnS纳米晶（即量子点;QDs）.利用扫描隧道显微镜（STM）和荧光光谱(FS)对合成的纳米晶量子点进行了研究,并且根据FS的数据进行了量子效率的计算.STM的结果表明合成的量子点直径约为3 nm并且分布良好.为了提高量子效率,对Cd2+浓度和Cd2+∶S2－比例等反应条件进行了研究,结果表明随着回流时间的增加,核 壳型量子点CdTe/CdS的量子效率总体上呈下降趋势.CdTe/CdS在pH8.5,Cd2+∶S2－=10∶1（摩尔比）时可获得80.0%的最大量子效率.同时制备了核 壳型量子点CdTe/ZnS,其最大发射波长由551 nm（CdTe）红移到635 nm（CdTe/ZnS）表明量子点的尺寸在增长,但是量子效率下降到14.4%. 当前研究的量子点可适用于生物标记,生物成像,以及基于共振能量转移的生物传感研究.     

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.     

基于GaAs/InAs-GaAs/ZnSe量子点太阳电池结构的优化

基于GaAs/InAs-GaAs/ZnSe的P-i-N量子点太阳电池结构, 根据光学原理和扩散理论建立了光生电流密度与膜层厚度相关的数学模型, 定量分析了量子点层厚度等参数对太阳电池性能的影响,以期达到提高量子 点太阳电池转换效率的目的.理论模拟表明:在i层厚度取3000 nm时,优化后P(GaAs)型、N(ZnSe)型层 薄膜的最佳膜厚为1541 nm, 78 nm, 并在单一波长下太阳电池转换效率为20.1%;同时量子 点体积和温度对于量子点太阳电池I-V特性也会产生影响, 当量子点体积和温度逐渐增大时, 开路电压呈现减小趋势,使得转换效率降低.     

ZnCuInS/ZnS量子点与Poly-TPD补偿发光光谱的研究

ZnCuInS/ZnS量子点是一种无重金属、“绿色”半导体纳米材料。在研究中,制备出尺寸为3.2 nm的ZnCuInS/ZnS核壳量子点,并说明它是施主-受主对复合发光。通过测量ZnCuInS/ZnS量子点的光致发光光谱,其发射峰值波长为620 nm、半宽度是95 nm的红光。同时,还制备出Poly-TPD有机薄膜,其发光光谱是峰值波长为480 nm的蓝光。所以,ZnCuInS/ZnS量子点和Poly-TPD发光颜色具有互补性。在ZnCuInS/ZnS量子点薄膜层上包覆一层poly-TPD薄膜后,二者发光颜色互补。在恰当的偏置电压下,可以得到较好的白光光谱。计算表明,其色坐标是(0.336,0.339),颜色指数是92。     

微通道板近紫外量子效率测量及成像研究

提出了一种通过测量微通道板输出电流及增益来计算光电流,从而测量出微通道板量子效率的方法,并用该方法测量了微通道板在近紫外(200~380nm)的量子效率.测量结果表明,微通道板的量子效率很低,并且随波长增加而快速下降,200nm波长处的量子效率为10-4数量级,320nm波长处的量子效率为10-8数量级,大于340nm波长处的量子效率极低且趋近于零.微通道板及荧光屏组成的成像器件可以对酒精灯火焰成像,但图像较稀疏,而传统Cs2Te光电阴极紫外成像器件的图像却较密实,这与微通道板量子效率低,Cs2Te光电阴极量子效率高的情形一致.在该成像器件的前端放置一片350nm波长的高通滤光片后,所成的酒精灯火焰图像消失.对被照射目标成像时,如果照射光源为254nm的汞灯,则可以成像;但如果照射光源为365nm汞灯,则不能成像.说明微通道板的光谱响应主要在350nm波长以下,与其量子效率的测量结果一致.最后测量得到该成像器件的分辨力为32lp/mm,与传统Cs2Te光电阴极紫外成像器件的分辨力相同.微通道板及荧光屏组成的成像器件由于不使用光电阴极,具有价格低、寿命长且可靠性高的优点,因此可在紫外信号较强或成像距离较短的条件下使用.     

透射式负电子亲和势GaN光电阴极的光谱响应研究

利用金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)生长了发射层厚度为150 nm、掺杂浓度为1.6×10¹⁷ cm^-3的透射式GaN光电阴极,并在超高真空激活系统中对其进行了激活.通过多信息量测试系统进行了测试,发现透射式负电子亲和势(NEA)GaN光电阴极的量子效率曲线成一个"门"的形状,在255—355 nm波段有较大且平坦的响应,在290 nm处取得最大值为13%,由于AlN缓冲层对短波段光的吸收系数较大,在小于255 nm的波段量子效率出现了下降,当波长大于3 关键词： 透射式 NEA GaN光电阴极 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。     

GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子势垒对发光二极管内量子效率的影响

GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子势垒结构能有效提高发光二极管(LED)器件内量子效率,缓解LED效率随输入电流增大而衰减的问题.本文综述了该结构及其结构变化——In组分梯度递增以及渐变、GaN/In_xGa_(1-x)N界面极化率改变等对改善LED器件性能的影响及优势,归纳总结了不同结构的GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子垒的工作机理,阐明极化反转是该结构提高LED性能的根本原因.在综述该结构发展的基础之上,通过APSYS仿真计算,进一步探索和深入分析了该结构中In_xGa_(1-x)N层的In组分及其厚度变化对LED内量子效率的影响.结果表明:In组分的增加有助于在GaN/In_xGa_(1-x)N界面产生更多的极化负电荷,增加GaN以及电子阻挡层处导带势垒高度,减少电子泄漏,从而提高LED的内量子效率;但GaN/In_xGa_(1-x)N型最后一个量子势垒中In_xGa_(1-x)N及GaN层厚度的变化由于会同时引起势垒高度和隧穿效应的改变,因而In_xGa_(1-x)N和GaN层的厚度存在一个最佳比值以实现最大化的减小漏电子,提高内量子效率.     

InGaN/GaN多量子阱LED载流子泄漏与温度关系研究

通过测量光电流,直接观察了InGaN/GaN量子阱中载流子的泄漏程度随温度升高的变化关系。当LED温度从300K升高到360K时,在相同的光照强度下,LED的光电流增大,说明在温度上升之后,载流子从量子阱中逃逸的数目更多,即载流子泄漏比例增大。同时,光电流的增大在激发密度较低的时候更为明显,而且光电流随温度的增加幅度与激发光子的能量有关。用量子阱-量子点复合模型能很好地解释所观察到的实验现象。实验结果直接证明,随着温度的升高,InGaN/GaN量子阱中的载流子泄漏将显著增加,而且在低激发密度下这一效应更为明显。温度升高导致的载流子泄漏增多是InGaN多量子阱LED发光效率随温度升高而降低的重要原因。     

Radiative quantum efficiency of CdSe/ZnS quantum dots suspended in different solvents

The radiative quantum efficiencies η of the CdSe/ZnS core-shell nanoparticles embedded into polymethyl methacrylate (PMMA) and suspended in three different solvents: chloroform (CHCl₃), toluene (C₆H₅CH₃) and tetrahydrofuran (C₄H₈O) were measured using thermal lens (TL) technique. The mode-mismatched pump-probe TL measurements were accomplished in function of the CdSe/ZnS quantum-dot concentration (12-60 mg/ml) at λ_e = 594 nm (pump) and λ_p = 632.8 nm (probe). The values obtained for η were higher for CdSe/ZnS nanoparticles suspended in tetrahydrofuran and chloroform, as compared to the values for toluene. Thermal diffusivity (D) and the absolute nonradiative quantum efficiency (φ) were determined.     

Er~(3+),Yb~(3+)共掺杂的NaYF_4荧光粉的制备及下转换发光研究

采用高温固相法合成了Er3+、Yb3+共掺杂的NaYF4荧光粉。XRD测量数据表明合成的样品为纯相。测量了样品的激发谱和发射谱,证明377 nm的紫外光通过量子剪裁的形式将能量传递给一个Yb3+,发射一个975 nm的红外光子,再从4F9/2能级跃迁到基态发射一个红外光子。测量了377 nm激发下,监测541 nm的发光寿命曲线,计算得到最大的量子效率为126.35%。通过监测Yb3+的975 nm的近红外发射,证明了Er3+的4F7/2和2H11/2能级通过下转换的形式将吸收的485 nm和519 nm的能量传递给Yb3+。这种将Er3+在可见光波段的多种光子能量传递给Yb3+发射975 nm的近红外光子的思想在以前的研究中从未被提出。     

In组分渐变提高InGaN/GaN多量子阱发光二极管发光性能

利用金属有机物化学气相沉积系统在蓝宝石衬底上通过有源层的变温生长,得到In组分渐变的量子阱结构,从而获得具有三角形能带结构的InGaN/GaN多量子阱发光二极管(LED)(简称三角形量子阱结构LED).变温光致发光谱结果表明,相对于传统具有方形能带结构的量子阱LED(简称方形量子阱结构LED),三角形量子阱结构有效提高了量子阱中电子和空穴波函数的空间交叠,从而增加了LED的内量子效率;电致发光谱结果表明,三角形量子阱结构LED器件与传统结构LED器件相比,明显改善了发光峰值波长随着电流的蓝移现象.通过以上     

HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点的制备与表征

采用一种简单的方法合成HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点。首先,以1-硫代甘油为稳定剂,在水相溶液中制备出HgTe核量子点;然后,采用外延生长法依次在HgTe核量子点表面包覆CdS和ZnS壳层,合成出最终具有稳定近红外发光的HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点。该合成方法仅需3个步骤,具有操作简单、成本低廉的优点。实验结果显示,当反应温度为90 ℃、反应溶液pH为11.0、反应加热回流时间为4 min时,HgTe/CdS/ZnS多壳层量子点具有最高荧光量子产率36%。     

非对称ZnO/ZnMgO双量子阱内量子效率的提高

在c-plane面蓝宝石衬底上生长了ZnO/Zn0.85Mg0.15O非对称双量子阱,其内量子效率相对于对称量子阱有了显著的提高。ZnO/Zn0.85Mg0.15O的10周期对称量子阱和5周期非对称双量子阱都是利用等离子体辅助分子束外延技术制备的。ZnO/Zn0.85Mg0.15O非对称双量子阱的内量子效率提高至对称阱的1.56倍。时间分辨光谱和光致发光谱测试结果证实,在ZnO/Zn0.85Mg0.15O非对称双量子阱中存在从窄阱到宽阱的激子隧穿过程,这是内量子效率提高的主要原因。     

硅衬底InGaN/GaN基蓝光发光二极管droop效应的研究

InGaN/GaN基阱垒结构LED当注入的电流密度较大时, LED的量子效率随注入电流密度增大而下降, 即droop效应.本文在Si (111)衬底上生长了 InGaN/GaN 基蓝光多量子阱结构的LED,通过将实验测量的光电性能曲线与利用ABC模型模拟的结果进行对比, 探讨了droop效应的成因.结果显示:温度下降会阻碍电流扩展和降低空穴浓度, 电子在阱中分布会越来越不平衡,阱中局部区域中因填充了势能越来越高的电子而溢出阱外, 从而使droop效应随着温度的降低在更小的电流密度下出现且更为严重, 不同温度下实验值与俄歇复合模型模拟的结果在高注入时趋势相反.这此结果表明,引起 droop效应的主因不是俄歇非辐射复合而是电子溢出,电子溢出的本质原因是载流子在阱中分布不均衡.     

Efficiency enhancement of an InGaN light-emitting diode with a p-AIGaN/GaN superlattice last quantum barrier

In this study, the efficiency droop of an InGaN light-emitting diode （LED） is reduced slgnlncanUy oy using a p-AlGaN/GaN superlattice last quantum barrier. The reduction in efficiency droop is mainly caused by the decrease of electron current leakage and the increase of hole injection efficiency, which is revealed by investigating the light currents, internal quantum efficiencies, energy band diagrams, carrier concentrations, carrier current densities, and radiative recombination efficiencies of three LED structures with the advanced physical model of semiconductor device （APSYS）.     

Efficiency enhancement of an InGaN light-emitting diode with a p-AlGaN/GaN superlattice last quantum barrier

In this study,the efficiency droop of an InGaN light-emitting diode(LED)is reduced significantly by using a pAlGaN/GaN superlattice last quantum barrier.The reduction in efficiency droop is mainly caused by the decrease of electron current leakage and the increase of hole injection efficiency,which is revealed by investigating the light currents,internal quantum efficiencies,energy band diagrams,carrier concentrations,carrier current densities,and radiative recombination efficiencies of three LED structures with the advanced physical model of semiconductor device(APSYS).