NDLI: Investigation of Miniband in Strain-Balanced InGaAs/GaAsP Quantum Well Solar Cells by Using a Piezoelectric Photothermal Method

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Investigation of Miniband in Strain-Balanced InGaAs/GaAsP Quantum Well Solar Cells by Using a Piezoelectric Photothermal Method

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Aihara, Taketo
Copyright Year	2014
Abstract	化合物半導体太陽電池の光吸収層に量子井戸構造(multiple quantum well: MQW)を挿入した量子井戸太陽電池が注目されている。MQW の挿入で光吸収領域が長波長化し短絡電流が増加する一方で、キャリアが井戸内でトラップされ開放端電圧(VOC)が減少する問題がある。その解決策として、障壁層を薄くした超格子(super-lattice: SL)化が考案されている[1]。SL 構造では、形成されたミニバンドを光励起キャリアがトンネル輸送する事で効率的に取り出せる。しかしながら、SL化により VOC が改善された報告はあるが、ミニバンドが実際に形成されているかを光学的に測定し議論した報告はない。本研究では、SL 挿入太陽電池に対して、圧電素子光熱変換分光(PPT)法と光変調反射分光(PR)法を適用し、形成されたミニバンドを光学的に評価した。試料は n-type GaAs 基板上に InGaAs/GaAsP 歪補償MQWまたは SLをMOVPE 法で成長し、その上に p-type GaAs膜を成膜した p-i-n構造である。PPT測定は基板側に PZT検出器を直接接着し p-type GaAs膜側から検出光を照射して測定した。PR 測定は、試料の p-type GaAs膜側に分光したハロゲン光と断続化した Arレーザー(3mW)照射し、変調された表面反射光を Si フォトダイオードで検出した。図 1 の上部には MQW と SL 試料の PPT スペクトルを示す。両試料で GaAs のバンドギャップより低エネルギー側に量子準位起因の信号が検出された。MQW 試料では量子井戸の状態密度を反映したステップ状の信号が観測されたが、SL試料ではブロードなピークのみであった。そこで PR法を用いて状態密度の特異点を見積もったところ、MQW では一つ(A)、SL試料では二つ(B, C) のエネルギー位置に特異点が得られた。SL試料では Bと C 点のエネルギー差から約 19meV の幅をもつミニバンドが形成されている事を確認した。その後、両試料の状態密度と装置起因のゆらぎを考慮し、PPTスペクトルのフィッティングを行った(図 1の下部)。その結果、SL試料のブロードなピークは励起子吸収とゾンマーフェルド効果 [2]で増加したミニバンド間遷移の成分に分離できることが分かった。以上より PPTと PR 法を組み合わせることで、量子井戸太陽電池の光吸収層に形成されたミニバンドを明確に評価できることが示された。参考文献
File Format	PDF HTM / HTML
Alternate Webpage(s)	https://confit.atlas.jp/guide/event-img/jsap2014a/17p-A28-2/public/pdf?type=in
Language	English
Access Restriction	Open
Content Type	Text
Resource Type	Article

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