Zn在N-GaSb晶片中扩散机理与GaSb热光伏电池制备工艺的研究

【摘要】： PN结是光伏电池的核心,GaSb热光伏电池中的PN结可通过“准密封式”Zn扩散法制备,本文主要从实验和理论两个方面研究了制备GaSb电池涉及到的Zn气相扩散过程。 作者实验研究了扩散源Zn球在过量、适量和不足三种情况下Zn在N-GaSb晶片中的扩散过程。研究发现:在460~500℃内,若扩散源Zn球适量,GaSb晶片表面Zn浓度几乎是恒定不变的;当扩散时间不变时,结深随扩散温度的升高呈指数增长关系;当扩散温度不变时,结深与扩散时间的二分之一次方呈线性增长关系。 采用同时存在VG 0a和I G+a这两种本体主缺陷为扩散媒介的方法模拟出了扩散源Zn球适量情况下的kink-and-tail类型的Zn扩散曲线。研究发现:在460~500℃内,扩散温度变化时,表面Zn扩散率的对数值与绝对温度的倒数成线性关系;当扩散温度不变,增加扩散时间时,样品表面Zn扩散率恒定不变。 调研了GaSb电池的制备方法,并选取单步Zn扩散工艺制备出了GaSb电池样品,分析了提高其量子效率的方法,对单步扩散工艺进行了改进。 【关键词】：GaSb 热光伏电池 Zn扩散 kink-and-tail曲线 扩散模拟
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TN304.01;TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 GaSb 的基本物理性质及应用8-9
• 1.2 GaSb 电池的制备方法与发展状况9-13
• 1.2.1 外延生长法制备GaSb 电池9-10
• 1.2.2 准密封式Zn 扩散法制备GaSb 电池10-11
• 1.2.3 GaSb 电池的发展状况11-13
• 1.3 本文的研究内容与意义13-14
• 参考文献14-16
• 第2章 Zn 在N-GaSb 晶片中扩散的实验系统设计16-32
• 2.1 扩散实验系统的设计16-18
• 2.1.1 扩散炉系统设计16-17
• 2.1.2 准密封箱的设计17-18
• 2.1.3 N-GaSb 晶片和扩散源的选择18
• 2.2 实验过程18-21
• 2.2.1 准密封箱的高温烘烤18-19
• 2.2.2 扩散炉温度的标定19
• 2.2.3 晶片和扩散源的清洗19-20
• 2.2.4 Zn 扩散实验过程20-21
• 2.3 实验结果与分析21-31
• 2.3.1 SIMS 测试基本原理21-22
• 2.3.2 扩散源总量及成分对扩散曲线的影响22-26
• 2.3.3 扩散温度对扩散曲线的影响26-28
• 2.3.4 扩散时间对扩散曲线的影响28-31
• 参考文献31-32
• 第3章 Zn 在N-GaSb 晶片中扩散的理论研究32-45
• 3.1 扩散的基本理论概述32-33
• 3.2 微观扩散机制33-35
• 3.2.1 晶体中的缺陷33-34
• 3.2.2 Vacancy 扩散机制34
• 3.2.3 Kick-out 扩散机制34-35
• 3.3 Zn 在N-GaSb 晶片中扩散曲线的模拟35-44
• 3.3.1 扩散曲线的Boltzmann-Matano 分析35-37
• 3.3.2 Zn 在N-GaSb 晶片中Kink-and-tail 类型扩散曲线的模拟方法37-40
• 3.3.3 不同工况下扩散曲线的模拟与结果分析40-44
• 参考文献44-45
• 第4章 GaSb 热光伏电池的制备工艺45-68
• 4.1 准密封法制备GaSb 电池的几种工艺流程及特点45-49
• 4.1.1 单步扩散法制备GaSb 电池的主要工艺流程45-47
• 4.1.2 两步扩散法制备GaSb 电池的主要工艺流程47-48
• 4.1.3 本文中制备GaSb 电池采用的工艺流程48-49
• 4.2 单步扩散法制备GaSb 电池的主要工艺流程49-62
• 4.2.1 沉积SiNx 介质膜及光刻以选定扩散区域49-53
• 4.2.2 准密封式扩散制备PN 结53
• 4.2.3 去除背面和周边扩散层53-54
• 4.2.4 湿法刻蚀扩散表面的重掺杂区域54-55
• 4.2.5 蒸镀上下电极55-58
• 4.2.6 制备减反射层58-59
• 4.2.7 电池样品的量子效率测试结果与分析59-61
• 4.2.8 后期GaSb 电池的制备工艺改进方法61-62
• 4.3 热光伏电池发展趋势62-66
• 4.3.1 Ge 热光伏电池62-63
• 4.3.2 InGaAsSb 热光伏电池63-64
• 4.3.3 InAsSbP 热光伏电池64
• 4.3.4 InGaAs 热光伏电池64-66
• 参考文献66-68
• 第5章 结论68-69
• 在读期间发表的学术论文69-70
• 致谢70

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

热光伏技术的研究进展    乔在祥,陈文浚,杜邵梅

Ag／AuGeNi／n－GaSb欧姆接触的研究    钟兴儒，刘爱民，林兰英，常秀兰，陶琨，陈顺英

GaSb太阳电池阳极氧化膜的研究    钟兴儒，刘爱民，林兰英，向贤碧

基于GaSb的热光伏电池工艺技术的研究    杨兴典

热光伏技术基本原理与研究进展    陈雪;宣益民;

三维光子晶体及其制备技术研究进展    韩喻;谢凯;

热光伏发电系统电池温控试验研究    谭洪;韩玉阁;杨涛;宣益民;

单晶硅太阳电池制备工艺探讨    何京鸿;赵恒利;李雷;

太阳能热光伏系统实验研究    陈雪;宣益民;张梦炎;

热光伏系统中ITO薄膜滤波器的设计与制备    杨惠尹;陈雪;钱子勍;

光子晶体热辐射器在热光伏系统中的应用    杜盼盼;许静;李宇杰;陈金宏;

GaSb基半导体激光器功率效率研究    王跃;刘国军;李俊承;安宁;李占国;王玉霞;魏志鹏;

Experimental and theoretical investigation of zinc diffusion in N-GaSb    

热光伏太阳电池及其研究进展    彭英才;刘宝元;周子淳;沈波;马蕾;

光子晶体热辐射器应用于热光伏系统中的研究进展    杜盼盼;许静;李宇杰;陈金宏;

深空探测同位素电源技术研究    陈雪;张梦炎;钱子勍;

STPV系统的结构优化分析研究    聂万远;张永生;

平板式微热光电系统能量转换过程的研究    唐爱坤

太阳能热光伏系统机理与实验研究    陈雪

嵌套复式周期光子晶体结构的带隙模拟及制备方法研究    韩喻

热光伏系统的实验和理论研究    吴玺

Zn在Ⅲ-V族半导体中的扩散机理与低禁带红外电池制备的研究    汤亮亮

稀土辐射器热光伏系统余热发电研究    庞志伟

InGaAsSb半导体激光器欧姆接触的研究    李俊承

内蒙古巴彦淖尔20MWp光伏电站投资可行性研究    贾雄

二维光子晶体禁带特性及其光谱调控研究    张晓晨

太阳能热光伏热电联产系统研究    邬二龙

热光伏转换中光学滤波器红外选择特性研究    茆姝

热光伏电池的研究    徐宇宝

热光伏系统散热研究    陶玲

热伏系统中光谱控制器的工艺技术研究    赵浩

基于GaSb的热光伏电池工艺技术的研究    杨兴典

热光伏技术基本原理与研究进展    陈雪;宣益民;

热光伏技术的研究进展    乔在祥,陈文浚,杜邵梅

光伏技术的发展现状    汤叶华,谢建

太阳电池减反射膜设计与分析    杨文华,李红波,吴鼎祥

Al_xGa_(1-x)As/GaAs太阳电池减反射膜的研究    周滨，向贤碧，费雪英，许颖

聚光条件下太阳电池的热电特性分析    吴玉庭,朱宏晔,任建勋,梁新刚

太阳电池内部电阻对其输出特性影响的仿真    郑建邦;任驹;郭文阁;侯超奇;

Zn在N-GaSb晶片中扩散机理与GaSb热光伏电池制备工艺的研究    汤亮亮

GaSb电池制备和Zn在N-GaSb晶片中扩散机理的研究    郑青贺