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碲化镉薄膜太阳电池中的关键科学问题研究

物理 2013年第5期42卷 346-352页

作者：王德亮白治中杨瑞龙侯泽荣中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)中国科学院能量转换材料重点实验室合肥230026

文章对CdTe薄膜太阳电池中的4个关键科学问题进行了讨论,并对电池器件的性能进行了研究,其中包括高质量硫化镉薄膜、背接触层、CdS/CdTe界面和CdCl2热处理性能的研究。文章作者研究了背电极接触层中Cu掺杂含量对电池性能的影响,通过改... 详细信息

文章对CdTe薄膜太阳电池中的4个关键科学问题进行了讨论,并对电池器件的性能进行了研究,其中包括高质量硫化镉薄膜、背接触层、CdS/CdTe界面和CdCl2热处理性能的研究。文章作者研究了背电极接触层中Cu掺杂含量对电池性能的影响,通过改变背接触层中Cu的含量,可以改变Cu与Te反应产生的物相成分,从而发现以Cu1.4Te为主导的背接触缓冲层能有效地减少电池I—V曲线中的"翻转"(roll-over)现象,同时能有效地降低背接触势垒。此外,还研究了CdS/CdTe界面的CdCl2热处理反应,发现当热处理温度高于350℃时,CdS与CdTe之间的互扩散开始发生,此温度对应于CdS由立方相转变为六方相;而在550℃热处理后,S和Te互扩散形成的CdSxTe1-x化合物,其x值高达11%。通过优化电池制备工艺,获得了在AM1.5标准光源下高达14.6%的CdTe电池转换效率。

关键词：太阳电池碲化镉薄膜高转化效率

基于多层薄膜的长波红外InAs/GaSbⅡ类超晶格焦平面光响应调控研究

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红外与毫米波学报 2022年第1期41卷 248-252页

作者：史睿周建白治中徐志成周易梁钊铭师瑛徐庆庆陈建新中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083 上海科技大学信息学院上海201210

本文基于长波InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面阵列(Focal Plane Array,FPA)设计和生长了由ZnS和Ge组成的多层薄膜结构。与没有多层薄膜的FPA相比,多层薄膜使其响应峰位置从8.7μm和10.3μm分别移动到9.8μm和11.7μm,50%响应截止波长从1... 详细信息

本文基于长波InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面阵列(Focal Plane Array,FPA)设计和生长了由ZnS和Ge组成的多层薄膜结构。与没有多层薄膜的FPA相比,多层薄膜使其响应峰位置从8.7μm和10.3μm分别移动到9.8μm和11.7μm,50%响应截止波长从11.6μm移动至12.3μm,并且在波长为12μm处的响应强度增加了69%。总之,优化的多层薄膜可以调控FPA的响应波长,这为实现更高灵敏度和更高成像能力的长波红外探测提供了更好的平台。

关键词： II类超晶格焦平面阵列多层薄膜响应调控

InAs/GaSb Ⅱ类超晶格台面的ICP刻蚀研究

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红外与毫米波学报 2019年第2期38卷 171-174页

作者：许佳佳黄敏徐庆庆徐志成王芳芳白治中周易陈建新何力中国科学院上海技术物理研究所中国科学院红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

报道了采用Cl_2/N_2电感耦合等离子(ICP)组合体刻蚀工艺在InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面台面加工过程中的研究结果,实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长的PIN型超晶格材料。结果表明,气体流量比例直接对刻蚀速率和刻蚀形貌产生影... 详细信息

报道了采用Cl_2/N_2电感耦合等离子(ICP)组合体刻蚀工艺在InAs/GaSb Ⅱ类超晶格红外焦平面台面加工过程中的研究结果,实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长的PIN型超晶格材料。结果表明,气体流量比例直接对刻蚀速率和刻蚀形貌产生影响,氯气含量越高,刻蚀速率越大,当氮气含量增加,刻蚀速率降低并趋于一定值。当氯气和氮气的流量比例和等离子腔体内压力等参数一定时,随着温度升高,刻蚀速率和选择比在有限范围内同时线性增大,台面的倾角趋于直角,台面轮廓层状纹理逐渐消失,但沟道内变得粗糙不平,并出现坑点。在实验研究范围内,电感耦合等离子源的ICP功率和RF功率对刻蚀结果产生的影响较小。

关键词：电感耦合等离子刻蚀 InAs/GaSbⅡ类超晶格焦平面

GaAs/AlGaAs双量子阱实空间转移效应模拟与实验

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红外与毫米波学报 2016年第4期35卷 407-411页

作者：余成章靳川白治中陈建新中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210

用投掷法和有限元差分法计算了单周期调制掺杂GaAs/AlGaAs双量子阱的能带结构,得到基态能级与第一激发态的能级差为43.3 meV,并由此推算得到产生载流子横向转移效应的电场强度为1.2～1.8 k V/cm之间.采用MBE技术生长了所涉及的双量子阱... 详细信息

用投掷法和有限元差分法计算了单周期调制掺杂GaAs/AlGaAs双量子阱的能带结构,得到基态能级与第一激发态的能级差为43.3 meV,并由此推算得到产生载流子横向转移效应的电场强度为1.2～1.8 k V/cm之间.采用MBE技术生长了所涉及的双量子阱结构,通过优化退火条件,获得了较理想的金属—半导体接触条件.在此基础上,测得在电场强度为1.5 k V/cm时,电流—电压曲线呈现出负阻特性.该电场强度区别于GaAs耿氏效应的电场强度,由此判定,产生微分负阻的机理是电子由高迁移率导电层到低迁移率导电层的横向转移所致,即实空间转移.

关键词： GaAs/AlGaAs 微分负阻效应实空间转移

320×256元InAs/GaSb II类超晶格中波红外双色焦平面探测器

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红外与毫米波学报 2015年第6期34卷 716-720页

作者：白治中徐志成周易姚华城陈洪雷陈建新丁瑞军何力中国科学院上海技术物理研究所中国科学院红外成像材料与器件重点实验室上海200083

报道了320×256元InAs/GaSb II类超晶格红外双色焦平面阵列探测器的初步结果.探测器采用PN-NP叠层双色外延结构,信号提取采用顺序读出方式.运用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料,双波段红外吸收区的超晶格周期结构分别为7 ML I... 详细信息

报道了320×256元InAs/GaSb II类超晶格红外双色焦平面阵列探测器的初步结果.探测器采用PN-NP叠层双色外延结构,信号提取采用顺序读出方式.运用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料,双波段红外吸收区的超晶格周期结构分别为7 ML InAs/7 ML GaSb和10 ML InAs/10 ML GaSb.焦平面阵列像元中心距为30μm.在77 K时测试,器件双色波段的50%响应截止波长分别为4.2μm和5.5μm,其中N-on-P器件平均峰值探测率达到6.0×10^(10) cmHz^(1/2)W^(-1),盲元率为8.6%;P-on-N器件平均峰值探测率达到2.3×10~9 cmHz^(1/2)W^(-1),盲元率为9.8%.红外焦平面偏压调节成像测试得到较为清晰的双波段成像.

关键词： InAs/GaSb 超晶格双色焦平面

InAs/GaAsSb带间级联中波红外焦平面研究

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红外与毫米波学报 2019年第6期38卷 745-750页

作者：周易柴旭良田源徐志成黄敏许佳佳黄爱波白治中陈红雷丁瑞军陈建新何力中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

针对高工作温度红外探测器的迫切需求,设计并利用分子束外延技术制备了高晶格质量的2级带间级联中波红外探测材料,带间级联单元器件在最高323 K下可以测试到清晰的响应光谱,140 K下暗电流密度达到4×10^-5A/cm^-2.并在此基础上利用干法... 详细信息

针对高工作温度红外探测器的迫切需求,设计并利用分子束外延技术制备了高晶格质量的2级带间级联中波红外探测材料,带间级联单元器件在最高323 K下可以测试到清晰的响应光谱,140 K下暗电流密度达到4×10^-5A/cm^-2.并在此基础上利用干法刻蚀技术实现了320×256规模的台面型带间级联红外焦平面原型器件.焦平面测试结果表明其在80-120K范围内量子效率达到30%,127 K下噪声等效温差为55.1 mK,盲元率为2.3%.采用该焦平面器件在127 K下获得了较为清晰的演示性室温目标红外热成像.

关键词：光电探测器红外焦平面带间级联结构高工作温度

High Performance Long Wavelength Superlattice Photodetectors Based on Be Doped Absorber Region

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Chinese Physics Letters 2014年第10期31卷 149-152页

作者：周易陈建新徐志成王芳芳徐庆庆许佳佳白治中靳川何力 Key Laboratory of Infrared Imaging Material and Detectors Shanghai Institute of Technical Physics Chinese Academy of Sciences Shanghai 200083

The effect of Be doping on the quantum efficiency and the dark current of InAs/GaSb long-wavelength infrared superlattice photodetectors grown by molecular-beam epitaxy on GaSb substrates are reported. A significant improvement of quantum efficiency （QE） with p-type doping is demonstrated. Our results show that Be doping level at 2.5 × 10^15 cm^3 gives the highest quantum efficiency of product 28%. We also demonstrate that the increased QE is not only resulted from the longer minority carrier diffusion length, but also the p-n junction location change. Finally, the result also shows that the sample with a doping density of 2,5 × 10^15 cm^3 has the largest D＊ as 8.68 × 10^10 cm.Hz^l/2.W^-1, which is almost five times D＊ of the non-intentionally doped one.

关键词： High Region non-intentionally

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面向高工作温度应用的带间级联红外光电器件

红外与毫米波学报 2022年第1期41卷 122-128页

作者：柴旭良周易王芳芳徐志成梁钊铭朱艺红周建郑露露黄敏白治中黄爱波陈红雷丁瑞军陈建新国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院浙江杭州310024 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083

高温工作探测器是第三代红外焦平面发展的重要方向之一。带间级联探测器结合了势垒结构与多级吸收区结构的特点,通过多量子阱弛豫和隧穿实现光生载流子单方向输运,可以有效降低来自PN结耗尽区的产生-复合暗电流;利用多级短吸收区结构,... 详细信息

高温工作探测器是第三代红外焦平面发展的重要方向之一。带间级联探测器结合了势垒结构与多级吸收区结构的特点,通过多量子阱弛豫和隧穿实现光生载流子单方向输运,可以有效降低来自PN结耗尽区的产生-复合暗电流;利用多级短吸收区结构,在扩散长度很短的情况下仍然可以有效地收集光生载流子,从而可以提高探测器在高工作温度下的探测性能。本文主要介绍了作者在带间级联红外光电器件方面的研究进展,包括高工作温度带间级联探测器、高带宽带间级联探测器以及带间级联发光器件等。

关键词：带间级联探测器高工作温度红外焦平面发光二极管

Cu掺杂对CdS薄膜结构、光致发光及CdS/CdTe电池性能的影响

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光谱实验室 2013年第1期30卷 1-8页

作者：杨军杨瑞龙白治中王德亮中国科学技术大学材料科学与工程系合肥市金寨路96号230026 合肥微尺度物质科学国家实验室合肥市金寨路96号230026

采用化学浴沉积(CBD)法在FTO(SnO_2:F)/Glass衬底上制备了Cu掺杂的CdS薄膜。用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)测得不同Cu掺杂浓度的薄膜中Cu/Cd原子比分别为0.5%、1.5%、5%。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光致发光谱(... 详细信息

采用化学浴沉积(CBD)法在FTO(SnO_2:F)/Glass衬底上制备了Cu掺杂的CdS薄膜。用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)测得不同Cu掺杂浓度的薄膜中Cu/Cd原子比分别为0.5%、1.5%、5%。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光致发光谱(PL)、紫外-可见-近红外反射透射谱对薄膜样品进行表征。研究了Cu掺杂对CdS薄膜的晶体结构,微观形貌以及体内点缺陷的影响。用Cu掺杂的CdS薄膜作为N型层制备CdTe太阳能电池,研究了CdS层中Cu对电池性能的影响。

关键词：化学浴沉积铜掺杂硫化镉光致发光碲化镉太阳能电池