Comisia de atestare
Comisia de acreditare
Comisiile de experţi
Dispoziţii, instrucţiuni
Acte normative
Nomenclator
Instituţii
Consilii
Seminare
Teze
Conducători de doctorat
Deţinători de grad
Doctoranzi
Postdoctoranzi
CNAA logo

 română | русский | english


Obţinerea şi studierea proprietăţilor fotoelectrice a heterostructurilor cu straturi subţiri a semiconductorilor II-VI


Autor: Lidia Ghimpu
Gradul:doctor în ştiinţe fizico-matematice
Specialitatea: 01.04.10 - Fizica şi ingineria semiconductorilor
Anul:2006
Conducător ştiinţific: Petru Gaşin
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea de Stat din Moldova
Consultant ştiinţific: Veaceslav Ursachi
doctor habilitat, profesor cercetător, Institutul de Fizică Aplicată al AŞM
Instituţia:

Statut

Teza a fost susţinută pe 5 aprilie 2006 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 29 iunie 2006

Autoreferat

Adobe PDF document0.92 Mb / în română

Teza

CZU 621.315.592

Adobe PDF document 5.97 Mb / în română
162 pagini


Cuvinte Cheie

caracteristica curent-tensiune, caracteristica capacitate-tensiune, current de scurtcircuit, eficienţă cuantică, heterostructură, joncţiune, factor de umplere, fotocurent, fotoluminescenţă, mechanism de transport, potenţial de difuzie, seleniura de cadmiu, sulfura de cadmiu, sensibilitate, transparenţă, telurura de zinc, telurura de cadmiu, tensiunea circuitului deschis.

Adnotare

Teza este consacrată elaborării tehnologiei de obţinere şi studiului complex a proprietăţilor electrice şi fotoelectrice a heterojonctiunilor (HJ) cu straturi subţiri CdSe-ZnTe şi CdS-CdTe.

Prin depunerea consecutivă a straturilor subţiri de CdSe folosind metoda volumului cuaziinchis şi a straturilor de ZnTe prin metoda evaporării momentane pe suporturi de sticlă acoperite cu un strat de SnOi cu transparenţa de (~80%) şi conductivitatea (~10~3Q~1 -cm"1) s-au obţinut HJ CdSe-ZnTe, iar prin depunerea straturilor CdS şi CdTe folosind metoda volumului cuaziinchis - HJ CdS-CdTe. Straturile subţiri erau policristaline şi aveau la 300 K concentraţia purtătorilor de sarcină: (2-8>1017crn3CdSe, (ZnTe) 1017crn3, 1016crn3(CdS) şi IO14 -1015crn3 (CdTe). Pentru majorarea fotosensibilităţii straturilor de CdSe şi CdTe s-a efectuat tratarea intr-o soluţie de CdCbiCHsOH, iar mai apoi tratarea termică la temperatura de 380°-400°C timp de 35+45 min. O astfel de tratare a majorat fotosensibilitatea straturilor de CdSe de 80 ori, iar a straturilor de CdTe de 10-14 ori.

Mecanismul de transport a curentului in heterostructura CdSe-ZnTe la polarizări directe este predominat de cel de tunelare-recombinare multitrepte. La polarizări inverse curentul prin interfaţa joncţiunii CdSe-ZnTe este determinat de procesele tunelare multiscară. Mecanismul de transport al curentului in hetero structurile de tip CdS-CdTe este predominat de procesele de generare şi recombinare.

Parametrii fotovoltaici ale HJ CdSe-ZnTe la iluminare cu lumină integrală de puterea 54 mW/cm2 au valoarea: curentul de scurt circuit -4.6 mA/cm2, iar tensiunea circuitului deschis -0,3-0,4 cu un randamet de ~4%. Fotosensibilitatea HJ CdSe-ZnTe se află in domeniul lungimilor de undă 0,55-0,9 цт. Forma curbelor distribuirii spectrale a fotosensibilităţii in mare măsură depinde de grosimea straturilor de CdSe şi ZnTe. In structurile obţinute in baza straturilor CdSe sensibilizate predomină generarea perechilor electro-gol in CdSe.

Caracteristica curent-tensiune a HJ CdS-CdTe la iluminare se intersectează cu cea la intuneric, fapt condiţionat de micşorarea rezistenţei serie din cauza fotoconducţiei materialelor. Dependenţa Isc= f(U) este exponenţială şi are aceiaşi formă ca şi dependenţa curentului la intuneric de tensiune. Caracteristicile I-U au un caracter neobişnuit (curbură) la polarizare directă, fapt condiţionat de bariera de potenţial ce se formează intre stratul CdTe şi metalul de contact. Sensibilizarea in diferite medii (CdCb, МпСЬ şi CsCb) a demonstrat că, mediul nu influenţează la dispariţia curburii şi demonstrează prezenţa barierei de potenţial. Parametrii fotovoltaici optimali s-au obţinut la prelucrarea HJ CdS-CdTe in CdCb. Tensiunea circuitului deschis se micşorează cu majorarea temperaturii. Coeficientul termic de schimbare a tensiunii circuitului deschis are valoarea 2,1 mV/K. Curentul de scurt circuit slab depinde de temperatură. HJ CdS-CdTe posedă o f o to sensibilitate constantă in domeniul lungimilor de undă 0,50-0,9 цт, eficienţa cuantică i-a valoarea de 0,8. Calculul lungimii de difuzie după căderea curbei fotosensibilităţii are valoarea 1,4 цт. La folosirea imitatorului solar de puterea 100 mW/cm2 (AM1,5) valoarea curentului de scurtcircuit la 300 K este egală cu 18-21 mA/cm2, iar tensiunea circuitului deschis -0,8-0.82 V, factorul de umplere - 0,56-0,6 şi un randament de 9-10%. Originalitatea acestor rezultate este confirmată de obţinerea a două brevete de invenţie MD 1308, MD 1653 şi o hotărâre pozitivă cu numărul de înregistrare Nr.a20050168 din 16.05.2005. In baza celulelor solare obţinute s-au fabricat două modele de baterii solare de puterea 0,45 W şi 0,85W.

Cuprins


CAPITOLUL I. Stadiul actual al cercetărilor privind proprietăţile electrofîzice ai compuşilor binari bazaţi pe cadmiu şi telur
  • 1.1 Metodele de obţinere a structurilor fotosensibile pe baza compuşilor semicinductori II-VI
  • 1.2 Mecanismul de transport al purtătorilor de sarcină in heterostructurile ZnTe-CdSe
  • 1.3 Diagrama benzilor energetice ale heterostructurilor CdSe-ZnTe
  • 1.4 Prepararea heterostructurilor CdSe-ZnTe
  • 1.5 Efectul fotovoltaic in heterostructurile ZnTe-CdSe
  • 1.6 Celule solare de eficienţă cuantică inaltă pe baza heterostructurilor cu straturi subşiri CdS-CdTe

CAPITOLUL II. Tehnologia de obţinere a straturilor subţiri ai compuşilor II-VI şi prepararea heterojoncţiunilor pe baza lor
  • 2.1 Procedeu de obţinere a straturilor subţiri CdS, CdTe şi ZnTe
  • 2.2 Structura şi proprietăţile electrice a straturilor subţiri CdSe şi ZnTe
  • 2.3 Metoda de sensibilizare a straturilor subţiri CdSe şi CdTe
  • 2.4 Studiul fotoluminescenţei structurilor CdS/CdTe crescute de la o sursă cu impuritate reziduală de cupru
  • 2.5 Proprietăţile optice şi electrice ale straturilor subţiri de CdS
  • 2.6 Metoda preparării heterostructurilor cu straturi subţiri nCdSe-pZnTe, nCdS-pCdTe

CAPITOLUL III. Proprietăţile electrice ale heterostructurilor SnO2-CdSe-ZnTe-Ag şi SnO2-CdS-CdTe-Te/Ni
  • 3.1 Metodica de măsurare a proprietăţilor electrice ale heterostructurilor
  • 3.2 Caracteristicile curent-tensiune ale HS SnCVCdSe-ZnTe-Ag, polarizate direct
  • 3.3 Caracteristicile curent-tensiune polarizate invers ale HS CdSe - ZnTe
  • 3.4 Caracteristicile capacitate-tensiune ale HS SnOi-CdSe - ZnTe - Ag
  • 3.5 Diagrama benzilor energetice ale HS SnO2-CdSe-ZnTe-Ag
  • 3.6 Caracteristicile curent-tensiune ale HS cu straturi subţiri CdS/CdTe
  • 3.7 Caracteristicile capacitate-tensiune ale HS cu straturi subţiri CdS/CdTe

CAPITOLUL IV. Proprietăţile fotoelectrice ale heterostructurilor cu straturi subţiri CdSe-ZnTe şi CdS-CdTe
  • 4.1 Metoda de studiere a proprietăţilor fotoelectrice a heterojoncţiunilor cu straturi subţiri
  • 4.2 Caracteristicile fotoelectrice integrale ale HS cu straturi subţiri CdSe-ZnTe
  • 4.3 Distribuţia spectrală a fotosensibilităţii HS cu straturi subţiri CdSe/ZnTe
  • 4.4 Cercetările proprietăţilor fotoelectrice ale celulelor solare cu straturi subţiri CdS-CdTe
  • 4.5 Caracteristicile spectrale ale heterostructurilor cu straturi subţiri CdS/CdTe
  • 4.6 Celule solare cu straturi subţiri CdS/CdTe