(n11)GaAs衬底上高质量Ga(In)AsN的外延生长及光伏性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61376066
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    91.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

III-V-N dilute nitride [Ga(In)AsN] attracts intense research interest as the promising material to fulfill the energy-gap requirement of three-/four-junction solar cells while keeping lattice-matched to GaAs. However, various electrically active defects due to the quite low solubility of N in Ga(In)As lead to the dramatic decrease in the minority-carrier diffusion length, which hinders its effective applications in multijunction solar cells. In this proposal, a novel method to construct active absorption sites for N adatoms is raised by engineering the epitaxial orientation. Key scientific issues, including efficient incorporation of N into the substitutional site and suppressing the formation of N related defects that deteriorate the optical and electrical properties of Ga(In)AsN, will be solved. Through constructing models of the atomic bonding geometry and growth kinetics, the growth orientation dependent N incorporation mechanism, the role of In on N incorporation, N-related defect generation mechanism, and the doping mechanisms of typical II/IV/VI element dopants will be clarified. Technologies for cell device fabrication and film epitaxy of Ga(In)AsN with target bandgap and high photovoltaic performance will be developed. This project aims to provide the material basis for realizing practical applications of Ga(In)AsN in high-efficiency multijunction solar cells.
Ga(In)AsN由于能与GaAs晶格匹配,并满足高效三结或四结太阳能电池的带隙要求而备受瞩目。但N在Ga(In)As中均匀并入困难,由此产生的N缺陷降低了少数载流子的扩散长度,严重限制了该材料体系在多结太阳能电池中的应用。因而研究Ga(In)AsN材料中N的并入行为、电活性缺陷的产生机制和控制方法具有重要意义。本项目提出通过改变Ga(In)AsN材料的外延取向,在生长表面构筑N的活性吸附位的方法,拟解决Ga(In)AsN材料中N在替位的高效并入及抑制导致光电性能劣化的N缺陷的产生等关键科学问题。通过建立表面原子结构模型及生长动力学模型,揭示在不同外延取向下N的并入机制、In对N并入的影响机制、N缺陷的产生机制、及典型II、IV、VI族元素的掺杂机制;提出目标带隙下光伏性能优异的Ga(In)AsN的薄膜外延方法及电池器件工艺;为Ga(In)AsN材料在高效多结太阳能电池中的应用奠定基础。

结项摘要

Ga(In)AsN相关材料因为在满足多结太阳能电池带隙要求的同时能够与GaAs或Ge晶格匹配而备受关注。本项目提出了一种利用改变GaAs衬底取向来提高N在GaAs中有效并入、降低N间隙缺陷产生的外延生长方法,拟解决高质量Ga(In)AsN材料外延生长过程中的关键问题。思路上,提出利用(n11)B极性面(即As面)形成高密度三键V位(即N或As位),并结合N的高电负性特性来构筑N的活性吸附位;实验上,重点发展了不同衬底取向下Ga(In)AsN材料的外延生长技术及物性分析测试手段,对重要电池器件工艺进行了优化设计;理论上,建立了(n11)面GaAsN外延生长的原子构造模型,通过第一性原理计算分析了缺陷态的形成机制和控制机制。在此基础之上,掌握了获得掺杂可控、光电性能优异的Ga(In)AsN薄膜外延生长技术,为Ga(In)AsN材料体系在高效多结太阳能电池中的应用奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Theoretical investigation of structural, mechanical and electronic properties of GaAs1-xNx alloys under ambient and high pressure
常压和高压下GaAs1-xNx合金的结构、机械和电子性能的理论研究
  • DOI:
    10.1016/j.physb.2017.09.030
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Physica B: Condensed Matter
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jian Li;Xiuxun Han;Chen Dong;Changzeng Fan
  • 通讯作者:
    Changzeng Fan
GaInAsN光伏材料的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董琛;韩修训;孙文华;高欣
  • 通讯作者:
    高欣
Formation energies of substitutional NAs and split interstitial complexes in dilute GaAsN alloys with different growth orientations
不同生长方向的稀 GaAsN 合金中替代 NA 和分裂间隙配合物的形成能
  • DOI:
    10.1007/s00339-017-1536-7
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    Applied Physics A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jian Li;Xiuxun Han;Chen Dong;Changzeng Fan
  • 通讯作者:
    Changzeng Fan
Electrical characterization of Cu Schottky contacts to n-type GaAsN grown on (311)A/B GaAs substrates
(311)A/B GaAs 衬底上生长的 n 型 GaAsN 的 Cu 肖特基接触的电特性
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2015.10.097
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Dong Chen;Han Xiuxun;Gao Xin;Ohshita Yoshio;Yamaguchi Masafumi
  • 通讯作者:
    Yamaguchi Masafumi
Facile Synthesis of MoS2/g-C3N4/GO Ternary Heterojunction with Enhanced Photocatalytic Activity for Water Splitting
轻松合成具有增强光催化水分解活性的MoS2/g-C3N4/GO三元异质结
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.7b01386
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Wang, Min;Ju, Peng;Hao, Zhaomin
  • 通讯作者:
    Hao, Zhaomin

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其他文献

缓冲层厚度对MOCVD法生长GaN外延
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Synthetic Crystals (人工晶体学报), 34 (2005) 466-470.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴洁君;韩修训;李杰民;黎大兵
  • 通讯作者:
    黎大兵

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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