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Impact of nanostructures and radiation environment on defect levels in III-V solar cells

III-V族系太陽電池中の欠陥準位に対するナノ構造と放射線環境の影響

Hubbard, S.*; 佐藤 真一郎; Schmieder, K.*; Strong, W.*; Forbes, D.*; Bailey, C. G.*; Hoheisel, R.*; Walters, R. J.*

Hubbard, S.*; Sato, Shinichiro; Schmieder, K.*; Strong, W.*; Forbes, D.*; Bailey, C. G.*; Hoheisel, R.*; Walters, R. J.*

量子ドット(QD)を含むガリウム砒素(GaAs)pn接合ダイオードとQDを含まないpnダイオードに対する、1MeV電子線及び140keV陽子線照射の影響を欠陥準位評価(DLTS)法によって評価した。照射前のQDダイオードからはEc$$-$$0.75eVの欠陥準位が観測され、電子線照射後はそれに加えて、GaAsにおいてよく見られるE3, E4トラップと思われる準位が観測された。QDを含まないGaAsダイオードと比較すると、点欠陥起因のE3のトラップ密度は低く、複合欠陥起因のE4トラップ密度は高くなる傾向にあることが分かった。同様に、陽子線照射後はPR1, PR2, PR4'トラップが観測された。QDを含まないGaAsダイオードの結果と比較すると、PR4'のトラップ密度は低く、PR2については有意な差が見られないことが分かった。これらの結果から、QD層が点欠陥の生成を抑制し、逆に複合欠陥を生成しやすくする可能性があると結論付けられる。

Baseline and quantum dot (QD) GaAs pn-junction diodes were characterized by deep level transient spectroscopy before and after both 1MeV electron irradiation and 140 keV proton irradiation. Prior to irradiation, the addition of quantum dots appeared to have introduced a higher density of defects at EC-0.75 eV. After 1 MeV electron irradiation the well-known electron defects E3, E4 and E5 were observed in the baseline sample. In the quantum dot sample after 1 MeV electron irradiation, defects near E3, E4 and EC-0.75 eV were also observed. Compared to the irradiated baseline, the QD sample shows a higher density of more complex E4 defect and a lower density of the simple E3 defect, while the EC-0.75 eV defect seemed to be unaffected by electron irradiation. As well, after proton irradiation, well known proton defects PR1, PR2, PR4' are observed. The QD sample shows a lower density PR4' defects and a similar density of PR2 defects, when compared to the proton irradiated baseline sample.

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