Defects in GaAs solar cells with InAs quantum dots created by proton irradiation

陽子線照射によって生じるInAs量子ドットを含むGaAs太陽電池中の欠陥

佐藤 真一郎; Schmieder, K. J.*; Hubbard, S. M.*; Forbes, D. V.*; Warner, J. H.*; 大島 武; Walters, R. J.*

Sato, Shinichiro; Schmieder, K. J.*; Hubbard, S. M.*; Forbes, D. V.*; Warner, J. H.*; Oshima, Takeshi; Walters, R. J.*

超高効率と高い耐放射線性が期待される量子ドット太陽電池は次世代の宇宙用太陽電池として期待されているが、放射線照射によって生じる欠陥準位や、その電気的特性への影響については明らかになっていない。今回、InAs量子ドットを埋め込んだGaAs pn接合ダイオードに陽子線を照射し、生成する欠陥準位(多数キャリア捕獲準位および少数キャリア捕獲準位)を欠陥準位評価法(Deep Level Transient Spectroscopy: DLTS)を用いて調べた。多くの多数キャリア捕獲準位の濃度が陽子線照射量に比例して増加する一方で、EL2と呼ばれるGaAs中の代表的な多数キャリア捕獲準位は増加せず、照射による影響を受けないことが判明した。加えて、正バイアスDLTS法を用いて欠陥準位を調べることで、量子ドット層に起因すると思われる少数キャリア捕獲準位を見出した。この少数キャリア捕獲準位の準位エネルギーは0.16eVと浅く、キャリアの輸送、すなわちデバイス特性の向上を妨げている要因になっている可能性があると結論できた。

GaAs pn-junction diodes with embedded InAs quantum dots (QDs) are irradiated with protons and the generated deep level traps are investigated using Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS). The results are compared to GaAs pn-junction diodes without QDs in order to identify the origin of the deep level traps. The fluence dependence of trap density is investigated, and it is shown that majority carrier traps induced by irradiation increase in proportion to the fluence whereas the EL2 trap, which appears before irradiation, is not affected by irradiation. In addition, minority carrier traps in the QD layer and electron/hole emission from QD levels are investigated by various reverse bias and pulse voltage conditions.