氮化镓/硅复杂界面结构异质结的光伏效应

采用宽带隙半导体材料或减小p-n结漏电流密度是增加开路电压以提高太阳能电池光电转换效率的重要途径。氮化镓(GaN)是一种具有直接带隙的宽带隙化合物半导体材料,并已在光电器件领域得到广泛应用。以通过水热腐蚀制备的、具有优异宽波段光吸收性能的硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为功能性衬底,采用化学气相沉积法制备了一种具有复杂界面结构的异质结GaN/Si-NPA,并以此为基础制备了器件结构为ITO/GaN/Si-NPA/sc-Si/Ag的太阳能电池原理性器件。在AM 1.5的模拟太阳光照射下,电池的开路电压达到1.94 V,短路电流密度0.07 mA/cm2,填充因子73%,电池光电转换效率0.1%。对实验结果的分析表明,电池效率较低的原因是较大电池串联电阻导致了较小短路电流密度。本研究为制备具有更高开路电压的高效太阳能电池提供了一种可能的新途径。.

基于Ag/Si-NPA的DNA碱基高灵敏度SERS探测

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为衬底,采用浸渍还原法制备了一种图案化的硅基银纳米结构(Ag/Si-NPA).以Ag/Si-NPA为表面增强拉曼散射(SERS)的活性基底,实现了对鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶三种DNA碱基的低浓度探测.结果表明,三种DNA碱基分子均通过羰基和氮原子倾斜吸附于Ag/Si-NPA表面且吸附位点类似,但倾斜角略有不同.随着溶液浓度的降低,碱基分子更趋向平行吸附于基底表面.由此证明,Ag/Si-NPA可以显著增强DNA碱基分子的拉曼散射效应,是一种可用于低浓度生物分子检测的性能优异的SERS活性基底.

GaN/Si-NPA异质结中的点缺陷及其光电特性调控

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为功能性衬底,采用化学气相沉积法制备了GaN/Si-NPA异质结。实验发现,在富镓条件下GaN生长过程中容易引入镓空位和氮间隙等点缺陷,从而对异质结的发光及电学特性产生不良影响。在氨气氛围中进行高温退火后,GaN/Si-NPA的光致发光谱发生明显变化,对应于缺陷发光的黄光发光峰强度和半高宽明显减小,反映出GaN中点缺陷种类和浓度均显著减少。进一步的电学性能测试结果显示,GaN/Si-NPA异质结在退火前后均具有整流效应,但退火后异质结的漏电流密度显著减小,开启电压、正向电流密度、反向截止电压和整流比均有所增加。通过对GaN/Si-NPA异质结在氨气氛围中进行高温退火,可以实现对其点缺陷种类和浓度的有效调控。