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基于Ⅲ-Ⅴ族材料制备的高效多结太阳电池最新技术进展

付蕊 , 诺夫 , 涂洁磊 , 化麒麟 , 白一鸣 , 弭辙 , 刘虎 , 吉堃

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.07.020

基于Ⅲ-Ⅴ族材料制备的多结太阳电池由于优越的性能,在空间电源领域和地面聚光方面的应用越来越受到重视.介绍了多结太阳电池的高光电转换效率机理,并从材料选择、结构设计、优化生长工艺等方面讨论了研发Ⅲ-Ⅴ族高效多结太阳电池的实现方案和最新技术进展.重点探讨了采用GaInNAs(Sb)新材料、倒置生长、半导体键合等技术方法.其中,采用半导体键合技术制备的GaInP/GaAs//GaInAsP/GaInAs四结太阳电池光电转换效率为46%,也是目前实验室最高效率.此外,分析了Ⅲ-Ⅴ族高效多结太阳电池的发展方向,并对其前景进行了展望.

关键词: Ⅲ-Ⅴ族化合物 , 高效多结太阳电池 , 半导体键合 , 晶格失配

石墨衬底上具有(220)/(400)择优取向多晶硅薄膜的制备及性质

辛雅焜 , 诺夫 , 吴强 , 白一鸣 , 吉堃 , 何海洋 , 李宁 , 黄添懋 , 施辉伟

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.04.031

在石墨衬底上分别制备了具有(220)和(400)择优取向的多晶硅薄膜.首先利用磁控溅射技术直接在石墨衬底上制备非晶硅薄膜层,以及先制备 ZnO 过渡层,再在 ZnO 过渡层上制备非晶硅薄膜层;然后采用快速退火法对非晶硅薄膜晶化,使其形成多晶硅薄膜籽晶层.XRD 测试表明,未引入 ZnO 过渡层的多晶硅薄膜籽晶层具有高度(220)择优取向,而引入 ZnO 过渡层的多晶硅薄膜籽晶层具有高度(400)择优取向;最后在多晶硅籽晶层上通过对流辅助化学气相沉积(CoCVD)制备多晶硅薄膜.根据 SEM、XRD、拉曼测试表明,多晶硅薄膜的性质延续了多晶硅籽晶层的性质,未引入 ZnO 过渡层的样品,具有高度(220)择优取向.引入 ZnO 过渡层后的样品,具有高度(400)择优取向,(400)择优取向的转变有利于后续多晶硅薄膜太阳电池的制作.同时对 Si(220)和 Si (400)择优取向的形成原因做了初步分析.

关键词: 多晶硅薄膜 , 石墨衬底 , 籽晶层 , 氧化锌 , 择优取向 , 对流辅助化学气相沉积

单晶硅快速磷扩散研究

孔凡迪 , 诺夫 , 陶泉丽 , 贺凯 , 王从杰 , 魏立帅 , 白一鸣 , 吉堃

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.02.016

采用传统方法向晶体硅中扩磷不仅耗时长,而且能耗多.使用快速热处理(RTP)方法可以在数十秒时间内达到磷扩散深度和浓度的要求,具有广阔前景.使用磷纸作为扩散源,结合快速热处理法对p型单晶硅片进行磷扩散,用磨角染色法探究扩散结深,获得了最为理想的p-n结扩散温度及时间.通过计算快速热处理条件下磷在硅中的扩散系数以及扩散激活能,分析了与传统扩散方法不同的原因.

关键词: 半导体材料 , p-n结 , 快速热处理 , 磷扩散 , 扩散系数

低能离子束方法制备Fe组分渐变的Fe-Si薄膜

刘力锋 , 诺夫 , 张富强 , 晨龙 , 李艳丽 , 杨少延 , 刘志凯

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2004.03.030

利用质量分离的低能离子束技术,获得了Fe组分渐变的Fe-Si薄膜.利用俄歇电子能谱法(AES)、 X射线衍射法(XRD)以及X射线光电子能谱法(XPS)测试了薄膜的组分、结构特性.测试结果表明,在室温下制备的Fe-Si薄膜呈非晶态.非晶薄膜在400 ℃下退火20 min后晶化,没有Fe的硅化物相形成.退火后Fe-Si薄膜的Fe组分从表面向内部逐渐降低.

关键词: 低能离子束 , , , 薄膜

离子束外延生长(Ga,Mn,As) 化合物

杨君玲 , 诺夫 , 刘志凯 , 杨少延 , 柴春林 , 廖梅勇 , 何宏家

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2001.04.012

利用质量分离的低能双离子束外延技术,得到了(Ga,Mn,As) 化合物.衬底温度 523K 条件下生长的样品的俄歇电子谱表明,一部分锰淀积在 GaAs 的表面形成一层厚度约为 30 nm 的外延层,另一部分锰离子成功注入到 GaAs 基底里,注入深度约为 160 nm.衬底温度为 523K 时获得了 Ga5.2Mn 相,衬底温度为 673K 时获得了 Ga5.2Mn、Ga5Mn8 和 Mn3Ga 相.在 1113K 条件下对 673K 生长的样品进行退火,退火后样品中原有的 Mn3Ga 消失,Ga5Mn8 峰减弱趋于消失,Ga5.2Mn 仍然存在而且结晶更好,并出现 Mn2As 新相.

关键词: (Ga,Mn,As) 化合物 GaAs 单晶 质量分析的低能离子束

低能离子束方法制备磁性Fe-Si合金薄膜

刘力锋 , 诺夫 , 张富强 , 晨龙 , 李艳丽 , 杨少延 , 刘志凯

功能材料

利用质量分离的低能离子束技术,获得了磁性Fe-Si合金薄膜.利用俄歇电子能谱法(AES)、X射线衍射法(XRD)以及交变梯度样品磁强计(AGM)测试了样品的组分、结构以及磁特性.测试结果表明在室温下制备的Fe-Si合金是Fe组分渐变的非晶薄膜,具有室温铁磁性.当衬底温度为300℃时制备的非晶Fe-Si薄膜中有Fe硅化物FeSi相产生,样品的铁磁性被抑制.

关键词: 低能离子束 , , 铁磁性 , 磁性半导体

二元高-k材料研究进展及制备

周剑平 , 柴春林 , 杨少延 , 刘志凯 , 张志成 , 诺夫 , 林兰英

功能材料

随着大规模集成电路的发展,需要一种高介质材料来代替传统的SiO2,介绍了有可能替代SiO2的几种二元材料的研究现状,主要包括Si3N4、Ta2O5、TiO2、ZrO2、Y2O3、Gd2O3和CeO2几种材料的结构和电学性能,以及制备薄膜的几种方法:蒸发法、化学气相沉积和离子束沉积.

关键词: 高-k材料 , 蒸发法 , CVD , IBD

离子束外延制备GaAs:Gd薄膜

宋书林 , 诺夫 , 周剑平 , 尹志岗 , 李艳丽 , 杨少延 , 刘志凯

功能材料

室温条件下,用低能离子束外延制备了GaAs:Gd薄膜,X射线衍射(XRD)结果表明除了GaAs衬底峰没有发现其它新相的衍射峰,并借助于高分辨X射线衍射(HR-XRD)进一步分析了晶格常数的变化特点.俄歇电子能谱(AES)分析了样品表面的成分,及元素随深度的分布规律,在60nm深处元素的相对含量发生明显改变,运用原子力显微镜(AFM)揭示了样品表面的形貌特点.

关键词: GaAs:Gd薄膜 , 低能离子束外延 , GaAs衬底

石墨衬底上多晶硅厚膜的生长及性质分析

杨博 , 诺夫 , 孔凡迪 , 牟潇野 , 陶泉丽 , 白一鸣 , 吉堃

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.014

以石墨片为衬底,利用磁控溅射技术生长多晶硅籽晶层,退火处理后用 CVD 制备多晶硅厚膜。XRD测试结果表明,在籽晶层上外延多晶硅厚膜具有高度的(220)取向,这说明外延层的择优取向延续了籽晶层的取向。SEM测试结果表明,石墨片上多晶硅外延层生长良好,说明石墨片作为廉价衬底之一,有望投入工业化生产,以降低太阳能电池的制作成本。

关键词: 石墨 , 籽晶层 , 择优取向 , 退火

Mn注入 n型 Ge单晶的特性研究

刘力锋 , 诺夫 , 尹志岗 , 杨霏 , 周剑平 , 张富强

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2005.01.004

采用离子能量为 100keV,剂量为 3× 1016cm- 2的离子注入技术,室温下往 n型 Ge( 111)单晶 衬底注入 Mn+离子,注入后的样品进行 400℃热处理.利用 X-射线衍射法 (XRD)和原子力显微 镜( AFM)对注入后的样品进行了结构和形貌分析, 俄歇电子能谱法 (AES)进行了组分分析,交变 梯度样品磁强计( AGM)进行了室温磁性测量.结果表明原位注入样品的结构是非晶的,热处理后 发生晶化现象.没有在样品中观察到新相形成. Mn离子较深的注入进 Ge衬底,在 120 nm处 Mn原子百分比浓度达到最高为 8%.热处理后的样品表现出了室温铁磁特性.

关键词: 离子注入 , , 铁磁性 , 稀磁半导体

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