砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(2)

1GaAs材料和太阳电池的特点以GaAs为代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池为什么能取得高效率呢？这与它们材料的特性，以及所构成的太阳电池器件的结构有关。1）GaAs是一种典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，具有与Si相似的闪锌矿立方晶系结构，不同的只是Ga和As原子交替占位。

砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(7)

2014年，天津三安光电公司报道，他们成功研发了晶格应变三结叠层GaInP／GaInAs／Ge高倍聚光电池，并进行了规模生产，聚光电池效率达到40％～41％。在青海神光格尔木建立了50MW高倍聚光光伏电站，在青海日芯建立了60MW高倍聚光光伏电站。

砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(6)

1997年Olson等提出采用Ga1-xInxN1-yAsy四元系材料来研制第三结子电池,因为这是化合物半导体材料中,唯一一种可通过调节x、y值（Ga0.93In0.07 N0.023As0.977）,既能得到约1 eV的带隙,又与GaAs晶格匹配的材料[24].但是,带隙为1 eV的窄带隙Ga1-xInxN1-yAsy材料的质量差,与N相关的本征缺陷多,少子扩散长度小,载流子迁移率低.虽然经过多年的努力,研制出的1 eV的GaInNAs太阳电池的量子效率和短路电流Isc仍不够大.

砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(3)

在上世纪60年代，人们由GaAs材料的优良性质预见到，GaAs太阳电池能获得高的转换效率。但是初期用研制Si太阳电池的扩散p-n结方法来研制GaAs太阳电池并未获得成功。原因是GaAs材料的表面复活速率大，大部分光生载流子被表面复合中心复活，不能形成光生电流。

Ⅲ-Ⅴ族太阳电池的发展和应用系列讲座(5) 砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(5)

聚光可利用相对便宜的光学系统，成百上千倍地提高照射到电池表面的太阳光强，相应增加电池的输出功率，降低光伏发电系统的成本。而且，聚光还可提高电池的效率。因为在理想情况下，在一定光强范围，电池的短路电流与光强呈正比，而开路电压随光强呈对数式增长。

基于气-液-固模式的Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的生长研究概述

Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线由于具有独特的性能、丰富的科学内涵而被广泛应用于微机电、光电子、光伏电、传感等方面,并在未来纳米结构器件中占有重要的战略地位,近年来引起了人们极大的兴趣和关注。探索Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线新的结构调控手段,研究具有重要应用价值的Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的可控生长方法和技术,从而获得可应用于器件和功能实现的高质量Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线是目前各研究组的主要目标。基于气-液-固模式的纳米线生长方法具有对纳米线形貌及晶体质量可控的优点,成为当前制备高质量Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的主要生长技术。催化辅助生长是一种有金属催化剂参与的纳米线生长方式,它可以有效降低反应物裂解能量、提高材料成核质量、控制材料生长方向、提高反应效率、稳定材料晶体结构。自催化生长是指在纳米线生长过程中不添加其他物质作为催化剂,而由反应物自身起催化作用的生长。由于自催化生长在反应过程中未引入其他物质,所以生成物纯度较高。Ⅲ-Ⅴ族异质结构半导体纳米线常具有两种半导体各自不能达到的优良光电特性,其又可划分为纵向异质结构和横向异质结构。Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线除了可以在与其自身材料相同的基底表面上生长之外,还可在与其材料不同的基底表面上生长,即在异质基底表面生长。异质基底生长在材料兼容、光电集成等方面具有十分广阔的应用前景。本文对基于气-液-固模式的Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的生长进行了综述,并对近些年基于催化辅助和自催化的纵向异质结构、横向异质结构以及异质基底的成长研究现状进行了总结,为推动Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线制备技术的发展提供了参考依据。

硫钝化Ⅲ-Ⅴ族半导体生长高质量薄膜

表面钝化是Ⅲ-Ⅴ旅半导体工艺的难题之一，硫钝化技术是目前解决这一难题最有效的方法，文中综述了硫钝化技术在钝化Ⅲ-Ⅴ族半导体生长高质量薄膜所取得的成就。

Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体单晶材料发展动态

介绍了Ⅲ Ⅴ族化合物单晶生长工艺包括LEC、VCZ、VGF/VB、HB的发展现状 ;欲生长大直径、高质量单晶 ,仍须对热传输和化学计量等问题进行深入研究。目前 ,全世界Ⅲ Ⅴ族半导体单晶产量约 80t,产值约 5亿美元。

Ⅲ-Ⅴ族硼基化合物半导体反常热导率机理

采用基于玻尔兹曼输运方程的第一性原理计算方法深入研究了硼基Ⅲ-Ⅴ化合物的热导率性质,与Ⅳ族和Ⅲ-Ⅴ族半导体进行对比,发现砷化硼的高热导率主要来源于硼基Ⅲ-Ⅴ化合物中声学支和光学支之间存在一个很大的频率带隙,导致两个声学声子的能量要小于一个光学声子的能量,无法满足三声子散射的能量守恒要求,严重遏制了三声子散射几率.金刚石的高热导率主要来自其拥有极大的声学声子群速度.磷化硼虽然也拥有较大的声学声子群速度,但是其频率带隙比较小,无法有效遏制三声子散射,所以磷化硼的热导率小于砷化硼;尽管锑化硼的频率带隙与砷化硼相当,但是由于其拥有较小的声学声子群速度和较大的耦合矩阵元,导致锑化硼的热导率低于砷化硼.该研究为设计高热导率半导体材料提供了新的认识.

离子注入在Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中的应用

介绍了离子注入ⅢⅤ族化合物半导体的特点，论述了离子注入ⅢⅤ族化合物半导体获得ｎ 、ｐ 型及深补偿能级的研究现状，讨论了离子注入ⅢⅤ族化合物后的退火及其保护问题。

NH_3,PH_3热分解对Ⅲ-Ⅴ族半导体MOVPE外延生长的影响

以ＧａＮ和（Ｇａ１－ｘＩｎｘ）Ｐ半导体的金属有机物气相外延生长（ＭＯＶＰＥ）为例分析了Ｖ族气源物质ＮＨ３和ＰＨ３热分解对半导体化合物外延生长成分空间的影响．根据外延生长过程中ＮＨ３和ＰＨ３实际分解状况，建立了气源物质不同分解状态下的热力学模型，进而应用Ｔｈｅｒｍｏ－ｃａｌｃ软件计算出与之对应的成分空间．计算结果与实验数据的对比表明：ＧａＮ和（Ｇａ１－ｘＩｎｘ）Ｐ半导体的ＭＯＶＰＥ过程的热力学分析必须根据Ｖ族气源物质ＮＨ３和ＰＨ３的实际热分解状况，进行完全平衡或限定平衡条件下的计算和预测，完全的热力学平衡分析仅适用于特定的温度区段或经特殊气源预处理的工艺过程．

Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中Co^(2+)的光谱及g因子的研究

采用一种修正的晶体场理论方法研究了３ｄ７离子在Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体中的光谱和ＥＰＲ谱ｇ因子．此方法考虑了ｄ７离子ｄ电子与配体混合而导致ｄ轨道中ｅ和ｔ２轨道畸变的各向异性以及配体旋轨耦合作用对ｇ因子的贡献，用此方法解释了ＧａＰ，ＩｎＰ和ＧａＡｓ中Ｃｏ２＋的光谱和ｇ因子。

Yb^(3+)和Er^(3+)在Ⅲ-Ⅴ族半导体中的发光特性

在77K时观察到了离子注入Yb和Er的InP、SI—InP、GaAs和n—GaAs具有尖锐结构的光致发光峰。这些发光峰分别来自于Yb^(3+)(4f^(13))~2F_(5/2)→~2F_(7/2)(近1.0μm)和Er^(3+)(4f^(11))~4I_((13)/2)→~4I_((15)/2)(近1.54μm)的跃迁。注入Yb和Er的样品分别在800和750℃退火,获得最佳发光强度。根据光致发光和X射线双晶衍射回摆曲线的分析,InP:Yb样品在850℃退火,获得注入层的最佳晶格结构。本文首次研究了SI—InP中Yb^(3+)和Er^(3+)间的相互作用,并当SI—InP中Yb^(3+)和Er^(3+)的浓度相等时,观察到了Yb^(3+)和Er^(3+)的相互猝灭效应。

砷化镓基系Ⅲ-V族化合物半导体太阳电池的发展和应用(8)

4 Ⅲ-Ⅴ族化合物电池研发的新动向 4．1含GalnNAs（Sb）晶格匹配的三～五结叠层聚光电池 前文介绍在研发与GaAs晶格匹配的1eV带隙的GaInNAs材料时遇到了困难，这一问题在2011年终于取得了突破。据Solar Junction公司报道，他们制备了高质量的稀N含量GaInNAs（Sb）分子束外延材料，并成功研制了GaInP／GaAs／GaInNAs（Sb）三结叠层电池。

Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体集成电路产业发展及其应用

本文对以砷化镓为主的三、五族化合物半导体集成电路产业的现状做出了描述,并对其发展前景做了预测。以砷化镓(GaAs)为代表的三、五族化合物半导体集成电路因其优越的高频、高速性能而长期被用于军事电子装备,作为其高频前端的核心器件。

Ⅲ-Ⅴ族化合物低维半导体材料制备技术及进展

低维半导体材料特别是Ⅲ -Ⅴ族化合物低维半导体材料日益受到人们的重视和深入的研究。文章回顾和评述了近几年Ⅲ -Ⅴ族化合物低维半导体材料包括量子阱、量子线、量子点的制备技术的进展 ,展望了这些技术在光电子器件等方面的应用前景。

Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体的进展

90年代初Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料的实用化似乎还很遥远,但是自从蓝光GaN/GaInN LED 研制成功之后这个领域发生了巨变。目前,GaN 成为化合物半导体领域中最热门的课题。在下个十年中,基于 GaN 材料的激光器、HV 探测器和大功率高温半导体器件将成为实用产品。

Ⅲ-Ⅴ族三元化合物半导体材料分子束外延的生长热力学(英文)

建立Ⅲ-Ⅴ族三元化合物半导体材料的分子束外延生长热力学模型。该模型与实验材料InGaP/GaAs,InGaAs/InP及已发表的GaAsP/GaAs,InAsP/InP的数据吻合得很好。将晶格应变能△G及脱附对温度敏感这两个因素同时纳入热力学模型中,束流和生长温度直接影响合金组分,晶格应变能是合金组分的函数。热力学模型计算结果反映了束流和生长温度是生长过程中最主要的影响因素。讨论和分析了四元半导体材料InGaAsP/GaAs的热力学生长模型。

Ⅲ-Ⅴ族半导体纳米晶体表面对氮分子的吸附作用

研究了Ⅲ Ⅴ族半导体纳米晶表面氧化状态对它们表面活性的影响 ,并比较了具有不同阳离子的纳米晶体对氮分子吸附能力的差异 ,对这些现象进行了解释 ;用XPS、红外光谱等测试手段对样品进行了性质表征。结果表明 :当Ⅲ Ⅴ族半导体纳米晶表面氧化严重时 ,其表面活性明显降低 ;含Ga的Ⅲ Ⅴ族半导体纳米晶对氮分子的吸附作用明显强于含In的纳米晶。这是因为Ga能够与氮分子形成较强的配位键 。

(n11)面上生长的Ⅲ-Ⅴ族半导体的喇曼散射研究

报道不同指数面（ｎ１１）上生长的Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ 和Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ系列样品的长光学声子模的室温喇曼散射测量结果．在背散射条件下不同的偏振配置下，观测到这些样品中对应的Ｌ０ 模和Ｔ０ 模的相对强度随着不同的指数面呈现出规律变化，同时把这一实验结果与（ｎ１１）指数面上生长的闪锌矿结构材料的喇曼散射选择定则的理论预计相比较。