吴元庆
,
张金晶
,
刘春梅
,
陆晓东
,
周涛
硅酸盐通报
红外非制冷热探测器的制备,通常在CMOS读出电路上制作悬空结构来实现.传感器将吸收的热量转化为电信号由检测电路检出,但该结构吸收效率偏低.本研究提出了一种基于光栅陷光结构激发表面等离子体谐振吸收的红外探测器结构.基于电磁场理论分析了结构参数对红外光学吸收的影响,利用数值模拟的方法,研究了金属-介质-金属三明治结构红外探测器的吸收效率,并通过结构参数的优化使吸收结构对特定红外波段的吸收率达到95％以上,在整个波长范围内平均吸收效率达32.6％.
关键词:
非制冷
,
红外探测器
,
等离子体谐振
,
光栅
陆晓东
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宋扬
,
赵洋
,
王泽来
,
张金晶
人工晶体学报
利用有限差分法求解半导体器件基本方程的方法,通过改变栅线电极和衬底掺杂浓度,研究了织构结构和非对称电极对晶硅电池暗I～V特性的影响.结果表明:衬底掺杂浓度决定了织构结构晶硅电池的pn结性质,并对其暗I～V特性曲线产生具有重要影响;栅线电极覆盖绒面金字塔比率相同时,晶硅电池的暗I～V特性曲线将出现相同的分区特性,且理想因子随绒面金字塔的增加而微幅增加;栅线电极与电池底面电极构成二极管的理想因子,随金字塔周期数增加而增大,是决定晶硅电池暗I～V特性曲线性质的关键因素;当衬底掺杂浓度大于等于1×1017时,暗I～V特性曲线可分成三个变化区域;当衬底掺杂浓度小于1×1017时,暗I～V特性曲线可分成四个变化区域;同一偏压下,衬底掺杂浓度越高,暗电流越小.此外,利用pn结处于不同偏压下的总电流密度分布,详细分析了不同区域形成的物理机制.
关键词:
晶硅电池
,
暗I～V特性曲线
,
理想因子
,
总电流密度
陆晓东
,
王泽来
,
宋扬
,
赵洋
,
张金晶
人工晶体学报
利用频域有限差分法,分析了两种典型非晶硅电池结构的Ag背反镜的吸收损耗.研究表明:平板型非晶硅电池Ag背反镜的损耗主要是由银材料的本征吸收和非晶硅有源层导模共振效应引起,而表面等离子体共振吸收使TM模的吸收峰峰值大于TE模的吸收峰峰值;织构型的非晶硅电池内部光场分布复杂,可在光垂直入射情况下,使TE模和TM模均在有源层中出现较强的导模共振效应,且TM模还可在Ag背反镜中激励起等离子体共振效应,从而使织构型非晶硅电池Ag背反镜的吸收谱表现为多峰值特性,且其吸收峰的峰值大于平板型非晶硅电池的吸收峰峰值.
关键词:
非晶硅太阳电池
,
背反射镜
,
吸收损耗
,
频域有限差分法
陆晓东
,
赵洋
,
王泽来
,
宋扬
,
张金晶
人工晶体学报
基于频域有限差分法和入射光场在平板型和织构型非晶硅电池内的传输过程,详细分析了Ag背反镜的吸收性质.研究表明:导模振荡吸收和表面等离子体共振吸收是两种电池结构Ag背反镜的主要吸收机制;在长波段,平板型电池结构的导模振荡吸收和表面等离子体共振吸收均较弱,其Ag背反镜的吸收很小(小于3％),而织构型电池结构可产生较强的导模振荡吸收和表面等离子体共振吸收,其Ag背反镜的吸收较大(某些特殊波长的吸收达50％);织构型电池结构可有效拓展入射光单程通过有源层被完全吸收的波长范围.
关键词:
频域有限差分法
,
太阳电池
,
金属背反镜
,
吸收损耗
刘春梅
,
吴元庆
,
张金晶
,
张宇峰
,
陆晓东
,
周涛
人工晶体学报
目前关于提高红外热探测器吸收效率的研究，主要是上表面金属光栅结构的研究，该结构存在入射光被表面金属反射的问题。本研究提出了一种内部等离子体谐振吸收的红外探测器结构。分析了光栅及探测器结构参数对红外光学吸收的影响，采用COMSOL软件仿真，研究了介质-金属-介质-金属结构红外探测器的吸收效率，并通过结构参数的优化使吸收结构对特定红外波长的吸收率达到99.9%以上，在整个波长范围内平均吸收效率达37.4%。
关键词:
非制冷
,
红外探测器
,
等离子体谐振
,
光栅
吴元庆
,
张金晶
,
刘春梅
,
陆晓东
,
周涛
人工晶体学报
红外热探测器利用敏感材料的电学特性,将吸收的热量转化为电信号由检测电路检出,但其吸收效率并不理想.利用底表面光栅结构的大反射率特性,促进红外探测器结构的二次吸收,可有效提高探测器的吸收效率.基于电磁场理论,分析了结构参数对红外光学吸收的影响,利用数值模拟的方法,并通过结构参数的优化使吸收结构在整个波长范围内平均吸收效率提高了近一倍.
关键词:
非制冷
,
红外探测器
,
等离子体谐振
,
光栅
