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太陽電池用 C、Ge、Sn ドープ Si 結晶の原子配置とバンドギャップの密度汎関数理論計算

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太陽電池用 C、Ge、Sn ドープ Si 結晶の原子配置とバンドギャップの密度汎関数理論計算

2020-03-17

Poly -Si 結晶は、低コストであるため、主に太陽電池に使用されます。ここでは、太陽光の波長に対する感度のゾーンを拡大して、太陽電池のエンジニアリング効率を高める必要があります. IV 族化合物半導体膜、例えば、C、Ge (C, Si)、および/または数 % の含有量の Sn 原子でドープされた Si (Ge) 膜が、Si または Ge 基板上にあることが、この技術に対する潜在的な解決策として特定されています。問題。本研究では、密度汎関数法を用いてSi中のC、Ge、Sn原子の各原子配置の生成エネルギーを計算した。神山らが提唱した「箱庭」法。[Materials Science in Semiconductor Processing, 43, 209 (2016)] は、C、Ge、および/または Sn の最大 3 つの原子 (最大 4.56%) を含む Si の 64 原子スーパーセルに適用され、比率を取得しました。各原子配置のSiバンドギャップの平均値。従来の一般化勾配近似 (GGA) だけでなく、スクリーニング交換局所密度近似 (sX-LDA) 汎関数を使用して、より信頼性の高い Si バンドギャップを取得しました。分析の結果は 4 つあります。まず、2 つの C (Sn) 原子は、3 のときにエネルギー的に安定です。rd 、 4 th 、 6 th 、 7 および 9番目の隣接原子である一方、2 つの Ge 原子の安定性は原子配置に依存しません。第二に、C と Ge (Sn) 原子は、2番目、5番目、8番目(1番目と 8番目)のときに安定です。) 隣人ですが、Sn および Ge 原子の安定性は原子配置とは無関係です。第3に、SiがCおよび/またはSn原子(Ge原子)を含む場合、Siバンドギャップは原子配置に依存する(依存しない)。C を最大 4.68%、Ge (Sn) を最大 3.12% 均一にモノドーピングすると、Si バンドギャップの平均値が減少しました。C ドーピングは Si バンドギャップを最も減少させましたが、Ge ドーピングはそれを最も減少させませんでした。第四に、CとSnを1:1の比(CとGeは1:1、GeとSnは1:1)で1.56%で一様に共ドーピングすることも、Siバンドギャップを減少させた。ここに示されている結果は、太陽電池アプリケーションにとって重要な Si 結晶の特定の含有量のバンドギャップを予測するのに役立ちます。

出典:IOPサイエンス

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