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锑化物半导体材料的MOCVD生长研究及其热光伏器件的模拟分析

作　者: 郭欣
导　师: 张宝林
学　校: 吉林大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 锑化物 InAsSb GaInAsSb MOCVD TPV 数值模拟
分类号: TN304.055
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 121次
引　用: 1次
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内容摘要


InAs1-xSbx和GaxIn1-xAs1-ySby是两种典型的中红外锑化物半导体材料,前者能够通过调节组分使其禁带宽度值覆盖3～5μm和8～14μm两个大气窗口,而后者能够在与GaSb衬底晶格匹配的条件下,通过组分调节覆盖1.7～4.2μm的波长范围,引起了相关研究者对这两种锑化物半导体材料在热光伏领域的关注。本论文的主要工作分为两个方面:一,研究中红外InAsSb材料的金属有机化学气相淀积（MOCVD）生长特性。首先采用低压MOCVD系统外延生长InAsSb材料,掌握了InAsSb半导体材料的MOCVD生长方法。其次,采用多种表征手段对InAsSb外延材料进行表征。二,为设计和制作可应用于中红外波段的高性能GaInAsSb热光伏器件,进行了热光伏器件的模拟分析,通过对基于带隙为0.56eV的GaInAsSb材料的热光伏电池模型的暗电流和内量子效率的模拟,讨论了热光伏电池主要的结构和材料参数对器件性能参数的影响。通过本工作一方面掌握了InAsSb材料MOCVD生长的工艺技术,并通过对实验结果的分析讨论了各生长参数对材料性能的影响。另一方面研究器件参数对GaInAsSb热光伏电池性能的影响,进而获得高性能热光伏电池的器件参数。为今后制作基于GaInAsSb材料的热光伏器件奠定基础。

全文目录


内容提要  4-8
第一章 绪论  8-20
  1.1 锑化物半导体材料  8-11
    1.1.1 GaSb二元材料  8-9
    1.1.2 InAsSb材料简述  9-10
    1.1.3 GaInAsSb材料简述  10-11
  1.2 热光伏技术  11-16
    1.2.1 热光伏系统的概念描述  11-13
    1.2.2 热光伏电池的相关参数  13-15
    1.2.3 热光伏电池的研究进程  15-16
  1.3 基于锑化物的热光伏电池  16-18
    1.3.1 GaSb热光伏电池  16-17
    1.3.2 GaInAsSb/GaSb结构热光伏电池  17-18
  1.4 热光伏电池的应用价值及应用前景  18-19
  1.5 论文的主要内容及目的  19-20
第二章 MOCVD外延设备及外延生长  20-26
  2.1 InAsSb材料的MOCVD生长  20-25
    2.1.1 MOCVD外延技术的概念和原理  20-21
    2.1.2 MOCVD生长技术的特点  21-22
    2.1.3 MOCVD设备介绍  22-23
    2.1.4 InAsSb材料的MOCVD生长  23-25
  2.2 本章小结  25-26
第三章 材料表征及结果讨论  26-34
  3.1 成分及结构  26-31
    3.1.1 X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)  26-30
    3.1.2 X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)  30-31
  3.2 电学特性  31-33
    3.2.1 范德堡(Van de pauw)法霍尔测量  31-33
  3.3 本章小结  33-34
第四章 GaInAsSb热光伏器件模拟  34-76
  4.1 引言  34
  4.2 GaInAsSb TPV器件模拟思路  34-35
  4.3 GaInAsSb材料光学系数的模拟  35-40
    4.3.1 理论分析  36-38
    4.3.2 GaInAsSb相关参数  38-39
    4.3.3 吸收系数的计算公式  39
    4.3.4 计算结果及讨论  39-40
  4.4 暗电流  40-59
    4.4.1 理论分析  41-43
    4.4.2 计算结果和讨论  43-59
  4.5 内量子效率  59-73
    4.5.1 内量子效率的理论分析  59-60
    4.5.2 量子效率的计算和讨论  60-71
    4.5.3 Ga_(0.87)In_(0.13)As_(0.12)Sb_(0.88)同质结TPV器件的内量子效率计算结果  71-73
  4.6 本章小结  73-76
第五章 结论  76-78
参考文献  78-84
攻读硕士期间发表论文情况  84-85
致谢  85-86
摘要  86-89
ABSTRACT  89-93

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料 > 一般性问题 > 制取方法与设备 > 半导体薄膜技术
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