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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2019
研究主题
  • A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体砷化镓 B3. 太阳能电池 A1. 晶体形貌
应用领域
  • 材料科学与工程
机构单位
  • The University of Tokyo
  • Taiyo Nippon Sanso Corporation
  • National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
86 条数据
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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

  • [2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 两步光子上转换太阳能电池中光致发光与光电流的互易关系

    摘要： 我们最近提出的双步光子上转换太阳能电池（TPU-SC）是一种包含不同半导体材料异质界面的单结太阳能电池。尽管TPU-SC中实现了高效的双步光子上转换，但发生在异质界面处的带内光电激发详细机制仍不明确。在本研究中，我们测量了TPU-SC中光致发光和光电流随外加偏压的同步变化。我们通过实验证明了TPU-SC中辐射复合与光电流之间的互易关系。

    关键词： 光伏电池、砷化镓、量子点、异质结、辐射复合、光致发光

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 耦合量子阱中的巨斯塔克效应：解析模型

    摘要： 耦合量子阱因其近简并且偶极耦合的电子态而被视为高极化率结构的候选者。因此，可以设想其在线性与非线性光学中的诸多有趣应用。我们通过一个以δ函数势垒分隔量子阱的简单结构来分析这一提案。虽然该几何构型确实会引发显著的斯塔克位移，但基于极化率（及超极化率）的微扰估算在临界场强之后失效——该临界场强与势垒呈反比关系。因此，由近简并态引发的巨斯塔克效应始终受限于较小的临界场。我们将解析推导的（超）极化率表达式应用于计算砷化镓量子阱和过渡金属二硫化物双层的定量斯塔克位移。所预测的斯塔克位移与临界场与一系列现有实验中观测到的场依赖性相符。

    关键词： 斯塔克效应、超极化率、砷化镓、过渡金属二硫化物双层结构、极化率、耦合量子阱

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 一种高通量、线性分子束外延系统，用于降低砷化镓光伏电池的制造成本：砷化镓的成本能否低到足够普及？

    摘要： 基于砷化镓（GaAs）及相关化合物的太阳能电池提供了目前已报道的最高效率单结和多结太阳能电池。然而，与硅和其他薄膜太阳能技术相比，这类电池的成本过高。其中一个显著差异因素是生长外延层所需的高昂成本。在此，我们提出一种分子束外延（MBE）系统设计方案，该方案有望提高外延层生长通量，从而显著降低生产成本。该系统采用基于齿条齿轮的线性传输机构，在腔室内多个互联的生长位置之间依次转移多个衬底载板，从而按所需顺序和厚度同步在多个晶圆上生长外延层。所提出的线性MBE平台为现实分析砷化镓单结光伏电池生产成本奠定了基础。我们的模型预测，与传统MBE相比，线性MBE可将外延生长成本降低近55%；若进一步优化工艺并结合非破坏性剥离技术，成本降幅可达85%。但即使乐观考虑所有这些因素，在可预见的未来，采用现有任何生长工艺生产的非聚光砷化镓太阳能电池的外延片成本仍不太可能降至每瓦峰值功率3美元以下。

    关键词： 光伏电池、砷化镓、分子束外延、线性分子束外延、降低成本

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 通过表面纳米结构实现GaAs宽带宽角减反射以应用于太阳能电池

    摘要： 我们采用可变剂量电子束光刻（EBL）技术在GaAs半导体上实现了宽带宽角抗反射表面纳米结构化。通过在涂覆正性电子束抗蚀剂的GaAs上使用EBL写入各种设计结构，随后进行显影和浅层感应耦合等离子体刻蚀。优化后的纳米结构表面在450-700纳米可见光范围内反射率降至2.5%以下，在900-1400纳米近红外宽波段平均反射率低于4%。该效果在33.3°大入射角范围内均能实现。本研究表明，采用更简单的反向EBL工艺制备抗反射结构具有潜力，可提升太阳能光伏或发光二极管相关半导体的光学吸收或提取效率。

    关键词： 砷化镓，表面纳米结构化，宽带，太阳能电池应用，宽角度，减反射

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于砷化镓的太阳能电池在伽马辐照下的性能分析

    摘要： 研究了伽马辐照对砷化镓基光伏电池的影响。这类太阳能电池用于辐射降解尤为显著的先进空间应用。实验采用合成放射性同位素钴-60，施加剂量高达500千戈瑞。此类辐照会导致太阳能电池损伤与性能退化。通过多种对比表征方法对辐照前后的电池进行检测：利用电子显微镜和原子力显微镜描述辐射对材料形貌的影响；采用配备飞行时间质谱分析的二次离子质谱技术（SIMS-TOF）及拉曼光谱分析研究结构变化；同时测量了电池在暗态和光照条件下噪声波动及电流-电压特性的变化?；谑笛椴饬拷峁鄄斓降绯卦诮峁?、光学、材料特性以及电学参数方面均出现退化。

    关键词： 辐射、太阳能电池、砷化镓、钴-60、降解

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用电流复用和自偏置技术的宽带GaAs pHEMT低噪声驱动放大器

    摘要： 采用0.15微米GaAs pHEMT工艺设计并制造了一款K/Ka波段两级低噪声驱动放大器。为实现低功耗宽带驱动能力，采用电流复用技术使两个晶体管共用同一电源，理论上将总电流消耗减半。同时运用自偏置技术以最小化外部电源焊盘和芯片面积，将供电焊盘数量减至最少（1个电源焊盘和1个地焊盘）。文中还重点针对噪声系数和P1dB指标优化，阐述了电路拓扑分析与设计流程。该低噪声驱动放大器展现出超过11GHz的-3dB带宽、17dB功率增益、2.2dB带内平均噪声系数及6dBm带内平均输出P1dB，工作于3.3V电源时直流功耗仅9.1mA。芯片尺寸为1mm×1.5mm，仅需1个外部直流供电焊盘（3.3V）和1个地焊盘（0V）。与典型双偏置两级低噪声驱动放大器相比，在性能相当的情况下，本款MMIC对体积受限和功耗约束应用场景更具吸引力。

    关键词： Ka波段，赝高电子迁移率晶体管（pHEMT），砷化镓，低噪声驱动放大器，单片微波集成电路（MMIC）

    更新于2025-09-22 19:46:08

  • 通过原位沉积镍硼酸盐表面催化剂作为空穴捕获位点实现GaAs光阳极的稳定化

    摘要： 虽然半导体砷化镓（GaAs）具有适合高效太阳能驱动燃料合成的理想带隙，但其在水介质中极不稳定，容易发生光腐蚀，因此很少被使用。我们通过原位光辅助电沉积策略，在p/n结砷化镓上引入镍-硼表面催化剂，在一定程度上解决了这一稳定性问题。在镍-硼沉积过程中生成了镍-硼/镓(砷)氧化物（Ni-B/Ga(As)Ox）单层结构，从而形成了镍-硼/镓(砷)氧化物/砷化镓（Ni-B/Ga(As)Ox/GaAs）光阳极结构。通过改变砷化镓表面结构、电解液pH值和镍-硼沉积时间对该结构进行优化，以实现最佳的光电化学性能和改善的稳定性。优化的光阳极（镍-硼/镓(砷)氧化物/浅层砷化镓，镍-硼沉积时间为0.5小时（约900纳米厚的镍-硼/镓(砷)氧化物层））展现出极高的光电流，在近22小时内保持稳定的20 mA/cm2光电流密度；而裸露的砷化镓在碱性介质（pH=14）中连续一太阳光照（100 mW/cm2）下三小时后光电流损失达60%。这种在光电流和稳定性方面的卓越表现直接解决了目前砷化镓光阳极在太阳能燃料合成应用中的严重限制，或许也适用于其他不稳定的光电极。

    关键词： 硼酸镍，光阳极稳定化，砷化镓，太阳能转换

    更新于2025-09-22 23:17:07

  • [IEEE 2018年第14届国际固态与集成电路技术会议(ICSICT) - 青岛(2018.10.31-2018.11.3)] 2018年第14届IEEE国际固态与集成电路技术会议(ICSICT) - 一款适用于毫米波5G基站的1.2分贝噪声系数、17分贝增益宽带砷化镓低噪声放大器

    摘要： 一款面向毫米波5G基站的24-30GHz低噪声放大器（LNA）被设计出来，其噪声系数（NF）为1.2dB。该LNA采用两级结构，第一级利用源极退化电感实现噪声与输入匹配的同步优化；第二级采用相同结构以实现级间匹配以及增益与噪声优化的权衡。通过并联电阻电容结构来保证带宽和稳定性。仿真结果表明，该LNA实现了17.8dB的峰值增益，且1dB带宽超过6GHz，在该带宽范围内噪声系数低于1.35dB。

    关键词： 低噪声放大器、pHEMT、毫米波、5G、砷化镓、噪声系数

    更新于2025-09-23 10:13:50

  • 利用原子力显微镜研究悬浮导电GaAs/AlGaAs纳米结构的弹性特性

    摘要： 本文通过基于相对较厚的GaAs/AlGaAs悬空膜结构（其刚度显著超过原子力显微镜悬臂梁刚度）的实验研究，证实了采用原子力显微镜悬臂梁进行纳米压痕技术测定悬空半导体结构弹性特性的适用性——该结论得到了实验测得的不同测试点处相对刚度与绝对刚度值均与理论预测相符的验证。

    关键词： 纳米机电系统、砷化镓/铝镓砷、原子力显微镜、悬浮纳米结构

    更新于2025-09-23 16:14:49