半导体量子点自组织生长的计算机模拟研究

采用平均场模型和非平均场模型对半导体量子点的自组织生长过程进行了计算机模拟研究。结果表明两种模型给出了相似的量子点的大小分布,但在平均尺寸、数量以及覆盖面积随时间的变化上存在着差别,针对这些差别给出了解释。     

Nonmean-Field Model for Ostwald Ripening of Two-Dimensional Islands

A nonmean-field model for the ripening of two-dimensional islands is presented. In this model, the adatom sea is divided into many small cells that are the polygons of a Voronoi network. The chemical potentials of adatom seas surrounding different islands are different. Strain generated by lattice mismatch is introduced into the model.Computer simulation under periodic boundary conditions is carried out to describe the island ripening in two cases (with and without strain), and demonstrates that small islands may grow faster than large islands, which cannot occur in the mean-field model. The simulated results also show that including strain will slow down the evolution of average island size, and an explanation for this is given.     

CdS纳米薄膜的水浴法制备与表征

CdS是一种直接能隙半导体，其带隙约为2．42eV，是一种良好的太阳能电池窗口层材料和过渡层材料。化学水浴法沉积CdS薄膜具有工艺简单，成本低廉，成膜均匀、致密以及可大面积生产等优点。本文通过对化学水浴法沉积CdS薄膜的研究，阐述了CdS膜的生成和生长过程及其机理，并不断优化此方法中的各种工艺参数，得到了适合做铜铟镓硒薄膜太阳能电池过渡层的CdS薄膜，并对该薄膜的形貌、结构和性能进行了分析。     

半导体量子点自组织生长过程的控制

对控制半导体量子点的自组织生长进行了研究.在对平均场模型和非平均场模型计算机模拟结果分析的基础上,提出了利用隔离单元抑制量子点的熟化生长的方法来控制量子点的大小,并对生长过程进行了计算机模拟.结果表明通过将衬底表面的吸附原子海分割成一个个独立的隔离单元可以抑制量子点熟化生长,调节量子点的生长速度,达到制备大小均匀、排列有序的半导体量子点阵列的目的.     

量子阱太阳能电池的外量子效率

通过实验比较了砷化镓量子阱太阳能电池与不含量子阱结构的普通砷化镓太阳能电池的外量子效率.结果表明,量子阱太阳能电池吸收光子的波长从870nm扩展到了1000nm.当波长小于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率低于普通太阳能电池;而当波长大于于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率高于普通太阳能电池.对这个现象给出了解释,并对用量子阱太阳能电池代替三结电池的中间子电池的可能性进行了讨论.     

GaAs量子阱太阳能电池转换效率的计算

采用细致平衡模型计算了GaAs量子阱太阳能电池的转换效率,同时对量子阱结构带来的几种效应,如准费米能级分离、热载流子效应等进行了分析,并将碰撞离化效应引入此细致平衡模型中,通过计算研究了其对量子阱太阳能电池转换效率的影响.结果表明碰撞离化效应可以提高电池的转换效率,但提高幅度有限.     

低温下半导体浅能级杂质的陷阱行为

本文研究了低温下半导体浅能级杂质的陷阱行为,计算结果表明:当补偿杂质浓度较高时,浅能级杂质将有明显的陷阱作用,并在10~(17)cm~(-3)时达到最大.在此基础上,本文讨论了浅能级杂质的陷阱行为对双极晶体管截上频率性能的影响.     

基于AlInGaAsP材料的应变平衡量子阱太阳能电池

近年来,基于晶格匹配的多结太阳能电池光电转换效率已经接近30;[1,2],中国电子科技集团公司第十八研究所三结GaInP/GaAs/Ge电池技术已经达到小批量生产水平.为了进一步提高多结太阳电池的转换效率,可以采用增加pn结的数量和优化三结电池子电池带宽组合等办法,但上述途径受到材料晶格匹配的限制,目前同时实现晶格匹配和最佳带宽的材料生长还存在一些问题.为此,我们采用与多结电池技术兼容的设备和材料,开展了基于AlInGaAsP材料的应变平衡量子阱太阳能电池的研究.本文给出GaAs单结量子阱电池的实验过程及结果,证实了量子阱结构的引入确实能够提高电池的输出电流.随着研究的深入,我们希望用此结构作为中间电池,以提高三结电池的效率.     

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.     

量子阱太阳能电池的外量子效率

通过实验比较了砷化镓量子阱太阳能电池与不含量子阱结构的普通砷化镓太阳能电池的外量子效率. 结果表明,量子阱太阳能电池吸收光子的波长从870nm 扩展到了1000nm. 当波长小于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率低于普通太阳能电池;而当波长大于于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率高于普通太阳能电池. 对这个现象给出了解释,并对用量子阱太阳能电池代替三结电池的中间子电池的可能性进行了讨论.