Изготовление тонкопленочных гетеропереходов, образованных полупроводниковыми соединениями II-VI и иследование их фотоэлектрических свойст
|
СтатусДиссертация была зашищена 5 апреля 2006Утверждена Национальным Советом 29 июня 2006 Автореферат – 0.92 Mb / на румынскомДиссертацияCZU 621.315.592
|
Ключевые слова
селенид кадмия, сулфид кадмия, теллурид цинка, теллурид кадмия, вольт-амперная характеристика, вольтфарадная характеристика, фототок, фотолюминесценция, переход, гетеропереход, пропускание, механизм токопрохождения, ток короткого замыкания, напряжение холостого хода, коэффициент заполнения, квантовый выход, дифузионный потенциалАннотация
Диссертационая работа посвещена разработке технологии изготовления и комплексному исследованию электрических и фотоэлектрических свойств тонкопленочных гетеропереходв (ГП) CdSe-ZnTe и CdS-CdTe.
Последовательным осаждением слоев CdSe методом квазизамкнутого объема и ZnTe методом дискретного испарения на стеклянные подложки, покрытые прозрачным (~80%), проводящим (~10 3Q"1-CM~1) слоем SnO2, были изготовлены ГП CdSe-ZnTe, а осаждением слоев CdS и CdTe методом квазизамкнутого объема -ГП CdS-CdTe. Тонкие слои были поликристалическими, имели при 300 К концентрацию носителей заряда: (2-8)1017см~3 (CdSe), 1018см"3 (ZnTe), IO16 см"3 (CdS) а 1014-1015см"3 (CdTe). Для повышения фоточувствительности слоев CdSe и CdTe проводилась обработка в насыщенном растворе CdCl2:CH3OH, а затем термический отжиг при 380-ь400°С в течение 35-45 мин. Такая обработка повышала фоточувствительность слоев CdSe в 80 раз а слоев CdTe в 10-14 раз.
Механизм токопрохождения в ГП CdS-CdTe определяется процесами генерации-рекомбинации, а в ГП CdSe-ZnTe преобладают туннелино-рекомбинационные процессы. При обратных смещениях токоперенос в обоих переходах определяется многоступенчатым туннелированием.
Фотовольтаические параметры ГП CdSe-ZnTe при освещении интегральным светом мощностью 54 мВт/см2 имеют значения: тока короткого замыкания - 4-6 мА/см2, напряжение холостого хода -0,3-^0,4 В и коэффициент полезного действия ~ 4%.
Фоточувствительность ГП CdSe-ZnTe находится в области длин волн 0,55-0,9 мкм. Форма кривой спектрального распределения фоточувствительности существенным образом зависит от толщины слоев CdSe и ZnTe. В структурах изготовленных на основе очувствленных слоев CdSe преобладает генерация эллектроно-дырочных пар в CdSe.
В АХ тонкопленочных гетеропереходов CdS-CdTe при освещении пересекаются с темновыми, что связано с уменыненем последовательного сопротивления из-за фотопроводимости материалов. Зависимость IK3=f(Uxx) является экспоненциальной и имет такой же вид, что и зависимость темнового тока от напряжения. Интегральные ВАХ имют необычный вид (изгиб) при прямом смещении, что связано с потенциальным барьером сформировавшиймся между слоем CdTe и контактным металлом (Ni). Нанесение тонкого слоя теллура между слоями CdTe и Ni приводит к исчезновению изгиба. Очувствление в различных средах (CdCl2, МпС12 и CsCl2) показало, что среда не влияет на исчезновение изгиба и подтверждает присуствиие барьера на границе раздела. Оптимальные фотовольтаические параметры были получены при обработке ГП CdS-CdTe в среде CdCl2. Напряжение холостого хода уменьшается с ростом температуры. Термический коэффициент изменения напряжения холостого хода имеет значение 2,1 мВ/К. Ток короткого замыкания слабо зависит от температуры. ГП CdS-CdTe обладает постоянной фоточувствительностью в интервале длин волн 0,50-0,90 мкм, квантовый выход при этом составляет 0,8. Расчет длины диффузии по длиноволновому спаду фоточувствительности дает значение 1,4 мкм. При исползовании солнечного имтатора мощностью 100мВт/см2 (АМ1,5) значение тока короткого замыкания при 300 К равно 18-21мА/см2, напряжение холостого хода- 0,8-^0,82 В, фактор заполнения - 0,56-0,6 и коэффициент полезного действия равен 9-10%. Оригинальность изложенных результатов подтверждены на получении патентов изобретения MD № 1653, MD № 1308 и положительного решения № а20050168 от 16.05.2005. На основе изготовленных солнечных элементов были собраны опытные образцы солнечных батарей мощностью 0,45 Вт и 0,80 Вт.
Официальные оппоненты
- Eugen Gheorghiţă
доктор хабилитат, профессор, Тираспольский государственный университет - Victoria Trofimov
доктор, доцент, Государственный Университет Молдовы
Диссертации
