Non Ideal Schottky Barrier Diode’s Parameters Extraction and Materials Identification from Dark I-V-T Characteristics

Several parameters of a commercial Si-based Schottky barrier diode (SBD) with unknown metal material and semiconductor-type have been investigated in this work from dark forward and reverse I-V characteristics in the temperature (T) range of [274.5 K - 366.5 K]. Those parameters include the reverse saturation current (Is), the ideality factor (n), the series and the shunt resistances (Rs and Rsh), the effective and the zero bias barrier heights (ΦB and ΦB0), the product of the electrical active area (A) and the effective Richardson constant (A**), the built-in potential (Vbi), together with the semiconductor doping concentration (NA or ND). Some of them have been extracted by using two or three different methods. The main features of each approach have been clearly stated. From one parameter to another, results have been discussed in terms of structure performance, comparison on one another when extracted from different methods, accordance or discordance with data from other works, and parameter’s temperature or voltage dependence. A comparison of results on ΦB, ΦB0, n and NA or ND parameters with some available data in literature for the same parameters, has especially led to clear propositions on the identity of the analyzed SBD’s metal and semiconductor-type.

纳米硅/晶体硅异质结电池的暗I-V特性和输运机制

采用HWCVD技术在p型CZ晶体硅衬底上制备了纳米硅/晶体硅异质结太阳电池,测量了晶体硅表面在不同氢处理时间下的异质结的暗I-V特性和相应的电池性能参数.室温下的正向暗I-V特性采用双二极管模型来拟合,可将0～1V的电压范围区分为4个区域:旁路电阻(0～0.15V)、非理想二极管2(0.15～0.3V)、理想二极管1(0.3～0.5V)和串联电阻(>0.5V).拟合结果表明,适当的氢处理时间(～30s)可有效降低非理想二极管的理想因子n2,即降低界面复合电流,表明具有好的界面特性.对于282～335K的暗I-V温度特性的研究表明,在0.15～0.3V的低电压范围,暗电流主要由耗尽区的复合电流提供,0.3～0.5V电压范围,对输运起主要作用的是隧穿过程,该过程可用通过界面陷阱能级的隧穿模型来解释.

体缺陷性质对晶硅电池暗I-V特性的影响

采用有限差分法等方法研究了晶硅材料体内不同类型缺陷对晶硅电池暗I-V特性的影响。研究表明:晶硅电池暗I-V特性的自然对数曲线可分为三个基本区域;随受主型、施主型和复合中心型缺陷密度的增加,电池的开路电压、短路电流、填充因子和效率等参数均发生退化;在反向偏压下,受主型缺陷的密度增加,不会引起不同偏压下晶硅电池暗电流的明显变化,但施主型和复合中心型缺陷密度大于某阈值时,会引起各偏压下晶硅电池暗电流出现明显变化;在正向偏压下,受主型缺陷可很好地保持晶硅电池暗I-V特性曲线基本性质,但施主型和复合中心型缺陷密度大于某阈值时,会导致晶硅电池暗I-V特性曲线的性质发生明显变化。

SOI基横向SAMBM APD三维建模与特性研究

为更好表征器件的工作过程,为后续器件工艺制备实现提供更精确的理论支撑,采用SEN-TAURUS软件对SOI基横向多缓冲区SAM雪崩光电二极管进行三维建模仿真与特性研究。对器件的雪崩电压、光暗电流、响应度、雪崩增益、雪崩发生概率、光子探测效率以及暗计数率进行研究分析。仿真结果表明,器件雪崩电压为8.0 V,在偏置电压为4 V时,器件暗电流为5.31×10^(-16)A;当入射光波长为400 nm,光功率为0.001 W/cm^(2)时,响应度为170 A/W,增益为308.6;过偏压为1 V时,光子探测效率峰值为42.3%,暗计数率为476 Hz。

三结GaAs太阳电池的I-V特性研究

作为对聚光特性的补偿,对电池进行暗特性测试,从曲线中提取了几个重要的电学特性参数。搭建了一套CPV测试系统,分析了GaAs电池500倍聚光条件下的输出特性,测得模块的峰值效率为22.24%,峰值功率为23.56 W,短路电流温度系数为1.9 mA/℃,开路电压温度系数为-5.9 mV/℃。户外特性测试为光伏发电系统提供可靠性,更多的实验表明,效率和填充因子在一天内的变化趋势相反,最值均在光通量下降为最大值时的90%左右出现。实验表明Isc(短路电流)和Voc(开路电压)随光照强度的变化与理论分析一致。

非对称电极和绒面结构对晶硅电池暗Ⅰ～Ⅴ特性的影响

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1×10^(17)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1×10^(17)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。

有源层表面性质对晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性的影响

利用有限差分法求解半导体器件基本方程,研究了表面悬键、杂质和缺陷对晶硅电池输出参数的影响。研究表明:当晶硅电池无体内缺陷和表面缺陷或当仅存在表面悬键、杂质和缺陷,且三者起施主型和受主型陷阱作用时,正向偏压下的晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线与理想二极管Ⅰ-Ⅴ特性曲线相同,但当正向偏压大于PN开启电压0.59V,晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线将偏离理想二极管Ⅰ-Ⅴ特性曲线,且偏离程度随表面悬键、杂质和缺陷浓度的增加而增大;当表面悬键、杂质和缺陷起复合中心作用时,晶硅电池暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线将偏离理想二极管Ⅰ-Ⅴ特性曲线;就对暗Ⅰ-Ⅴ特性曲线的影响而言,复合中心最大,施主型次之,受主型最小。

InP基异质结界面暗电流C-V测试分析

采用电化学C-V测试方法,测量分析了InP/InGaAs/InP外延结构的I-V特性,对异质结界面的电学性质进行了表征和分析。采用LP-MOCVD生长技术,对不同界面生长条件的三种样品进行了I-V和XRD测试,得到了InP向InGaAs界面转换采用中断生长、InGaAs向InP界面转换采用As/P直接切换的优化生长方式。用逐层化学腐蚀的方法,对比分析了I-V特性与XRD测试结果的关系,论证了I-V测试结果的有效性,指出了表征异质结界面电学质量的简洁方法。

P-N结太阳电池暗特性的数值分析

以Ga As/Ge太阳电池为例使用PC1D太阳电池模拟程序分析P-N结太阳电池的串联电阻、并联电阻、反向饱和电流和品质因子对其暗I-V特性曲线影响的基本规律.研究结果表明,串联电阻的变化对开启电压没有影响,而随串联电阻的增大,在正向电压高于开启电压的范围内暗I-V特性曲线斜率减小;在正向电压低于开启电压范围内I-V特性曲线斜率随并联电阻的减小逐渐增大并接近纯电阻电路的I-V特性;随二极管反向饱和电流的增大,P-N结的开启电压明显减小,而随品质因子的增大开启电压基本不变.

Photovoltaic Application Study of Zinc Telluride Thin Films Grown by Chemical Bath Deposition Method

Photovoltaic solar thin films zinc telluride studies on chemically deposited have been carried out to assess its suitability for use in the conversion of solar energy to electrical energy. The configuration of fabricated cell is n-ZnTe| NaOH (0.1M) + S (0.1M) + Na2S (0.1M)|C(graphite). The study shows that ZnTe thin films are n-type conductivity. The junction ideality factor was found to be 2.87. The flat band potential is found to be -0.652 V. The barrier height value was found to be 0.583 eV. The study of the power output characteristic shows open circuit voltage, short circuit current, fill factor and efficiency were found to be 150 mV, 25.6 μA, 24.86% and 0.49%, respectively. The photovoltaic cell characterization of the thin films is carried out by studying current-voltage characteristics in dark, capacitance-voltage in dark, barrier height measurements, power output characteristics.