钯掺杂非晶碳膜/二氧化硅/硅异质结的制备及其光电特性的研究

【摘要】：论文利用磁控溅射的方法在n-Si(100)基片上成功沉积了钯掺杂的非晶碳薄膜(a-C:Pd),对其光敏特性(光伏特性、光电导特性和光诱导电阻位置敏感性)进行了较为详细的研究。 首先,我们对a-C:Pd/SiO_2/Si太阳能电池和a-C:Pd/Si太阳能电池的光伏特性进行了较为详细的研究。我们发现:(1)室温条件制备的a-C:Pd/Si异质结材料表现出明显的光伏特性,在室温下,在15 mW/cm~2的白光照射下,其开路电压VOC为0.079 V,转换效率η=0.002%。(2)在350°C下制备的a-C:Pd/Si异质结表现出了一个更高的转换效率η=0.91%。(3)由于天然的SiO_2的存在,350°C下制备的a-C:Pd/SiO_2/Si太阳能电池有一个高达4.7%的转换效率,其开路电压(V_(OC))为0.33 V,短路电流(J_(SC))是3.5 mA/cm~2,填充因子(FF)为0.61。a-C:Pd/SiO_2/Si光伏电池的这些参数明显优异于以前报道过的a-C/Si异质结光伏电池。提出了相应的理论模型解释了上述现象。研究表明,a-C:Pd/SiO_2/Si结构在光伏电池领域有潜在的应用价值。 其次,我们对a-C:Pd/SiO_2/Si的光电导特性进行了研究。研究发现:(1)在1 mW/cm~2的白光照射下,测得的光电流是暗电流的大约100倍。这说明样品有非常好的光敏感性。(2)在1 V的正向偏压下,我们发现样品的光电流和光照能量强度之间有一个很好的线性关系。(3)a-C:Pd/SiO_2/Si在20 mW/cm~2的白光照射下表现出了一个高达2000倍的电导变化,这明显优异于曾经报道过的a-C基的异质结材料。提出了相应的理论模型解释了上述现象。研究表明,a-C:Pd/SiO_2/Si结构在光电传感器领域有潜在的应用价值。 最后,研究了a-C:Pd/SiO_2/Si异质结的电阻对光照位置的敏感性。研究发现,在室温下,激光在a-C:Pd/SiO_2/Si结构表面照射位置改变会导致a-C:Pd/SiO_2/Si异质结的电阻显著的变化。a-C:Pd/SiO_2/Si结构的不同位置在激光照射下,表现出了一个15000%的电阻变化率。提出了相应的理论模型解释了上述现象。研究表明,a-C:Pd/SiO_2/Si结构可应用于测量位移、角度等传感器中。