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基于单壁碳纳米管顶层应用的砷化镓基太阳能电池新型设计策略
摘要： 提高太阳能电池效率的尝试涉及其所有组成部分，并与制造工艺直接相关。虽然目前高效光伏器件最有前景的材料平台仍是III-V族半导体，但引入具有独特导电性与透明度组合特性的新型材料（如单壁碳纳米管SWCNTs）可能显著提升器件性能。本文首次报道了采用SWCNTs顶接触的薄膜GaAs太阳能电池的制备与表征结果。我们通过光学和电子束诱导电流技术研究了SWCNTs薄膜与半导体结构间的接触。相比传统金属栅极接触电池，该器件展现出更优性能——功率转换效率从10.6%提升至11.5%，这源于光电流收集效率的增强以及发射层中寄生光吸收的降低。我们展望未来可利用SWCNTs的多功能性来制造高效光伏器件（包括柔性太阳能电池）。
关键词： 电子束感应电流（EBIC）、外量子效率（EQE）、太阳能电池、砷化镓（GaAs）、单壁碳纳米管（SWCNT）、光束感应电流（OBIC）
更新于2025-09-23 15:21:01
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数值优化与复合效应对垂直隧道结（VTJ）砷化镓太阳能电池在高达万倍聚光条件下的影响
摘要： 超高效聚光光伏系统（UHCPV，通常指聚光比超过1000倍）被视为研发新一代高效低成本聚光光伏系统的最具前景方向之一。然而当前聚光电池的结构因极高聚光比下不可避免的串联电阻损耗而阻碍了其发展。本研究采用先进TCAD技术，对作者团队新近提出的垂直隧穿结（VTJ）结构性能展开研究。我们重点优化影响其性能的关键参数，并深入探究主要复合机制及高达10000倍聚光比的影响。结果表明这两种因素对新结构性能影响甚微，在10000倍聚光比下测得创纪录的32.2%转换效率。这为单结电池实现30%以上的顶尖效率提供了可行路径，也为开发适用于超高聚光通量的竞争性聚光光伏系统开辟了新方向。
关键词： 隧道二极管，聚光光伏，垂直太阳能电池，串联电阻，砷化镓（GaAs）
更新于2025-09-23 15:19:57
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电子与质子辐照下砷化镓太阳能电池老化的数值模拟
摘要： 尽管砷化镓（GaAs）太阳能电池已被证实能在太空工作环境中保持相对稳定，但其易受老化效应影响，导致性能逐渐退化。太阳能电池的使用寿命受其所受辐射损伤程度的制约，这一关键因素直接影响其在实际应用中的表现。本文旨在通过数值模拟研究太空环境中老化对GaAs太阳能电池主要特性的影响。模拟结果显示，经过15年运行周期后，其电学特性出现显著退化——大气质量零（AM0）条件下的转换效率从未辐照电池的19.08%持续下降至太空任务15年后的10.38%。即便在低剂量粒子辐照条件下，经过15年太空任务使用后性能仍会明显降低。数值模拟结果同时表明：短路电流、开路电压及转换效率均随时间推移逐渐下降。此外，计算得出的性能演变曲线与导航技术卫星2号（NTS-2）、工程试验卫星五号（ETS-V）及导航卫星授时与测距系统（NAVSTAR）任务中地球静止轨道卫星搭载的GaAs基太阳能电池实测数据高度吻合，这验证了本文提出的老化定律——该定律综合考虑了粒子累积辐照剂量及器件结构中不同电子/空穴陷阱的影响。
关键词： 空间应用、模型、退化、砷化镓（GaAs）太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过高通量外延剥离技术实现可见光GaAs与近红外InGaAs单片集成，用于多色光电探测器及高分辨率成像系统
摘要： 本研究通过高通量外延剥离（ELO）工艺，将由体材料p-i-n结构可见光GaAs与近红外InGaAs器件构成的多色光电探测器（PDs）进行了单片集成。为实现集成结构中的多色检测，采用Y2O3键合层将GaAs PDs转移至InGaAs PDs上，从而同步探测可见光与近红外光子并最小化光学损耗。X射线衍射（XRD）测量显示，GaAs顶层PD与InGaAs底层PD垂直对准且无倾斜。电学表征表明，各PD暗电流相较参比器件变化可忽略。通过光学测量与模拟，分别清晰揭示了材料吸收区在可见光与近红外波段的光响应特性。最终我们实现了可见光与近红外区域的同时多色检测，且各PD可独立工作互不干扰。这些成果显著提升了多色PD制备技术，能在单基底上形成基于体材料的高像素密度、近乎完美垂直对准的多色PD阵列，为高分辨率多色成像提供了关键支持。
关键词： 高分辨率成像、多色光电探测器、铟镓砷（InGaAs）、外延剥离技术、砷化镓（GaAs）
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过基于有限元的自动化工具和实验设计，对InGaP/GaAs异质结双极晶体管中的向上热流进行精确高效的分析
摘要： 本文通过全面分析，量化了最先进InGaP/GaAs异质结双极晶体管（HBTs）中所有关键技术参数对不同发射极面积和形状下向上热流的影响。借助基于商用三维有限元法（FEM）求解器和自主开发的几何结构自动构建、优化网格生成、顺序求解及数据存储/处理程序的工具，在较短时间内完成了极高精度的热仿真。采用实验设计方法，根据少量FEM数据建立了上述参数与热阻的函数模型。
关键词： 有限元法（FEM）、砷化镓（GaAs）、实验设计（DOE）、热仿真、热阻、异质结双极晶体管（HBT）
更新于2025-09-04 15:30:14
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一种具有可重构输入网络的紧凑型Ka波段集成多尔蒂放大器
摘要： 本文提出了一种采用新型可重构输入网络的超紧凑单片毫米波集成电路Doherty功率放大器（DPA）的Ka波段设计方案。该输入网络由紧凑的宽边耦合器和两个附加场效应晶体管构成。通过重构主辅放大器间的相对相位偏移，该DPA可进行后优化以实现高效率与最大功率增益平坦度。更重要的是，该放大器能针对不同频率实现最高性能调谐。为验证该设计，采用0.15微米增强型砷化镓（GaAs）工艺制备的DPA在28GHz频点实测输出功率达26.5dBm、增益11.8dB，峰值功率附加效率（PAE）为42%，6dB输出功率回退（PBO）时PAE为31%。凭借可重构特性，该DPA在26.5至29.5GHz的3GHz带宽范围内保持高性能。据作者所知，该DPA在Ka波段宽频带内实现了回退PAE指标的最高水平之一。
关键词： 可重构、Ka波段、砷化镓（GaAs）、多尔蒂功率放大器（DPA）、毫米波集成电路（MMIC）、紧凑型耦合器
更新于2025-09-04 15:30:14
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基于砷化镓集成无源器件技术的微加工宽带带阻滤波器
摘要： 本文提出了一种利用集成无源器件技术在砷化镓(GaAs)衬底上实现微加工宽带带阻滤波器的新概念。通过研究空气桥结构的引入，增强了设计灵活性并实现了滤波器优异的射频性能。在GaAs衬底上实现的宽带带阻滤波器具有-0.37dB的插入损耗和-38dB的回波损耗，在下边带和上边带分别实现了-28.78dB和-22.27dB的优异衰减。该滤波器工作在10.72GHz，占用芯片面积为2000μm×1540μm。滤波器的选择性体现在其通过谐振频率附近的衰减极点对带外信号产生巨大抑制作用。实验验证表明该滤波器响应具有作为X波段频谱片上器件的应用潜力。
关键词： 砷化镓（GaAs）、宽带带阻滤波器、射频（RF）、集成无源器件技术、微细加工
更新于2025-09-04 15:30:14
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负微分迁移率区砷化镓光电导半导体开关的时间抖动研究
摘要： 研究了波长为1053 nm、脉宽为500 ps光激励下砷化镓光电导半导体开关(PCSS)的时间抖动特性。实验结果表明，在负微分迁移率(NDM)区域，GaAs PCSS的时间抖动呈现非单调变化规律，所有时间抖动值均低于开关波形上升时间的4%。在NDM区起始点获得了约15 ps的最优时间抖动。建立了光激励参数、偏置电场与GaAs PCSS时间抖动之间的理论关系，指出电场作用下时间抖动的非单调行为源于载流子谷间跃迁导致的漂移速度相对涨落不稳定性。
关键词： 载流子谷间跃迁、光电导半导体开关、砷化镓（GaAs）、负微分迁移率（NDM）、时间抖动
更新于2025-09-04 15:30:14