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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

郭欣  
【摘要】: InAs_(1-x)Sb_x和Ga_xIn_(1-x)As_(1-y)Sb_y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。


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