提高载流子迁移率可以大大提高太阳能电池和其他电子器件,如晶体管的性能。Si和Ge在立方体应变和松弛层中具有ii型带隙排列。Si、Ge和SiGe的量子阱和超晶格是构建高电子迁移率层和高空穴迁移率层的优良结构。

然而,GE的原子晶格常数大于Si的原子晶格常数,直接外延生长产生大密度的错配位错,这减少了载流子迁移率和缩短装置寿命。因此,它需要特殊的缓冲层,例如超晶格或渐变索引层,在GE晶片上以Si晶片或Si播放Ge。这些缓冲层的生长采取额外的努力,例如退火过程,通过缓冲层内的位错滑动去除位错。

这项创新建立在NASA在蓝宝石基片上生长高质量晶体硅锗薄膜的基础上。在这种情况下,使用一种独特的层结构来创建量子阱结构,为p型和n型载流子提供非常高迁移率的途径。

主要预期应用于太阳能电池,其中带隙结构和电荷载流子迁移率相结合,提供了高效太阳能电池的潜力。该层结构使背面照明,使有效的太阳能电池区域的光捕获最大化。转换效率预计在30%以上。

该方法利用具有三角形平面的C平面(0001)蓝宝石和生长在该蓝宝石上的Si (Ge) (C)(111)晶体或群TV半导体(111)合金来制备在三角形衬底上的菱形排列SiGe的高迁移率层结构。

美国国家航空航天局正在积极寻求许可,以便将这项技术商业化。请联系NASA的许可礼宾部此电子邮件地址正受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用JavaScript才能查看它。或致电202-358-7432,开始许可讨论。按照这个链接在这里为更多的信息。


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本文首次发表于2021年8月号金宝搏官网杂志。

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