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    Title: 高效能之平面型紫外光偵測器與太陽能電池之光伏元件;High-Efficient Photovoltaic Devices.
    Authors: 紀國鐘
    Contributors: 光電科學研究中心
    Keywords: 離子佈植;歐姆接觸;PIN;GaN;紫外光檢測器;氮化鎵;光響應度;暫態響應;光電工程
    Date: 2006-07-01
    Issue Date: 2010-12-06 16:00:30 (UTC+8)
    Publisher: 行政院國家科學委員會
    Abstract: 本計劃主要是分為(一)具有平面式結構之GaN-Based PIN UV 偵測器及(二)高效能之太陽能電池兩部分,計畫要點分別概述如下:(一)平面式GaN-Based PIN UV 檢測器部分,首先研究以離子佈植技術應用於GaN 材料, 形成平面式的PIN UV 光檢測器, 以下為主要的一些研究方向:第一年: 1. 研究以離子佈植技術將離子植入GaN 材料中,其材料電特性與光特性上的變化。 2. 應用適當的離子源與離子濃度將材料電特性由p-type GaN 轉變成n-type GaN,並定義元件幾何形狀形成平面式之PIN UV 光檢測器。 3. 為了減少製程複雜度,希望利用離子佈植的方式簡化元件製程, 並且保有同磊晶方式成長製作的元件光電特性, 是我們重點研究的方向之一。 4. 比較傳統方式製作之PIN UV 光檢測器與離子佈植方式所製作之平面型PIN UV 光檢測器, 研究其對元件之breakdown voltage 和responsivity 特性上的影響與不同之處,希望在吸收頻譜上得到相同或更為陡峭之cutoff 曲線。 5. GaN、AlGaN、InGaN 等材料有不同的能隙,利用它們之間作不同的組合,使用在GaN-based PIN UV 光檢測器上,測量其光響應頻譜和光電流,並研究這些材料的異質PIN 能隙結構的物理特性。 6. 為了高頻之操作, 空乏區必須儘可能縮小或減少遷移時間, 另一方面,為了增加量子效率, 空乏區必須夠厚以使大部份之入射光被吸收, 因此在響應速度與量子效率之間必須有所選擇, 找尋平衡點。 7. 使用在GaN-based PIN UV 光檢測器上,測量其光響應頻譜和光電流,研究GaN 材料經由離子植入後的表面能態與能隙結構之物理特性。 8. 同時也要考慮元件雜訊對於信號擷取與辨析能力的影響, 我們可利用頻譜分析儀來量測其信號大小, 因為當入射光功率降低, 則信號與雜訊一樣大時, 如此將使光檢測器失去檢測的功能。 9. 平面式PIN 光檢測器之結構,希望藉由量測元件之暫態響應時間,量子效率和穿隧電流等特性。 10. 將PIN 元件結構給平面化處理進行設計與開發研究,如此將利於元件與其他電路系統之整合,且大幅降低元件製作之成本。(二)光伏元件的另一研究重點是高效能太陽能電池, 希望藉由化合物半導體材料的優勢,進行高效能的光電轉換特性研究,以下為主要的研究方向:第二年:高效率之GaN、InGaN 、InN、Si-QD』s 、TiO2 化合物薄膜成長機制之瞭解與成長。 1. 為了得到高效能太陽能元件的開發, 將利用MOCVD(Metalorganic Chemical Vapor Deposition) 或是MBE 來成長高品質之GaN、InGaN 與InN、Si-QD』s 、TiO2 等薄膜膜材料。 2. 分析材料薄膜與材料界面對於太陽電池光電轉換效率之影響。 3. 成長與設計出異質介面之GaN、InGaN 之太陽電池結構。4. 改變不同In 含量於GaN、 InGaN 等材料中,藉以調整最佳之磊晶品質與成分組成,並分析其材料對於太陽電池光電特性轉換的影響。5. 成長出高吸收特性Si 的量子點材料與TiO2 的奈米粒子。 6. 利用薄膜表面的披覆技術成長出高強度與高感光性質的InN 薄膜。7. 不同Si 的量子點材料與TiO2 的奈米粒子大小, 對於太陽光的吸收轉換之間的關係,也是我們研究的重點之一。第三年:GaN、InGaN 、InN 、Si-QD』s 、TiO2 薄膜材料之利用及其太陽能電池之製作與量測。 1. 分析完成GaN、InGaN、InN、Si-QD』s 、TiO2 薄膜材料之成長條件與特性。2. 磊晶條件之建立與完成太陽電池結構之成長。3. 選用與製作太陽電池元件表面之金屬材料, 以製作低漏電流、低阻值之歐姆接觸。4. 成長高穿透之SiNx 薄膜,利用其抗氧化反應與抗反射特性提升元件的光電轉換效率。5. 單接面及雙接面太陽電池元件設計與量測。6. 提高太陽能電池的開路電壓、短路電流、填充因子及光功率的轉換效能等。7. 建立一完整的理論基礎與量測系統。8. 降低太陽電池的等效串聯電阻。為了進一步研究元件之光電轉換之間的關係, 我們進行高效能之光伏能源計畫,因此加入太陽能源的開發與研究;所以我們結合PIN 光偵測器的研究與高效能的太陽電池(Solar Cell) 研究工作,利用我們既有之分瞭解的半導體豐富研究知識與技術,進行光能轉換成電訊號的研究機制。 研究期間:9408 ~ 9507
    Relation: 財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
    Appears in Collections:[光電科學研究中心] 研究計畫

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