掺杂非晶氧化硅薄膜中三元化合态与电子结构的第一性原理计算

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万亚州, 高明, 李勇, 郭海波, 李拥华, 徐飞, 马忠权. 2017: 掺杂非晶氧化硅薄膜中三元化合态与电子结构的第一性原理计算, 物理学报, 66(18): 284-290. doi: 10.7498/aps.66.188802
引用本文: 万亚州, 高明, 李勇, 郭海波, 李拥华, 徐飞, 马忠权. 2017: 掺杂非晶氧化硅薄膜中三元化合态与电子结构的第一性原理计算, 物理学报, 66(18): 284-290. doi: 10.7498/aps.66.188802
Wan Ya-Zhou, Gao Ming, Li Yong, Guo Hai-Bo, Li Yong-Hua, Xu Fei, Ma Zhong-Quan. 2017: First principle study of ternary combined-state and electronic structure in amorphous silica, Acta Physica Sinica, 66(18): 284-290. doi: 10.7498/aps.66.188802
Citation: Wan Ya-Zhou, Gao Ming, Li Yong, Guo Hai-Bo, Li Yong-Hua, Xu Fei, Ma Zhong-Quan. 2017: First principle study of ternary combined-state and electronic structure in amorphous silica, Acta Physica Sinica, 66(18): 284-290. doi: 10.7498/aps.66.188802

掺杂非晶氧化硅薄膜中三元化合态与电子结构的第一性原理计算

First principle study of ternary combined-state and electronic structure in amorphous silica

  • 摘要: 基于密度泛函理论和分子动力学方法,研究了ITO-SiOx(In,Sn)/n-Si异质结光伏器件中非晶SiOx层的氧化态和电子结构.计算结果表明:具有钝化隧穿功能的超薄(<2 nm)非晶SiOx层,是由In,Sn,O,Si四种元素相互扩散形成的,其中In,Sn元素在SiOx网格中以In—O—Si和Sn—O—Si成键态存在,形成了三元化合物.In和Sn的掺杂不仅在SiOx的带隙中分别引入了Ev+4.60 eV和Ev+4.0 eV两个电子能级,还产生了与In离子相关的浅掺杂受主能级(Ev+0.3 eV).这些量子态一方面使SiOx的性能得到改善,在n-Si表面形成与反型层相衔接的p-型宽禁带“准半导体”,减少了载流子的复合,促进了内建电场的建立.另一方面有效地降低了异质结势垒高度,增强了ITO-SiOx(In,Sn)/n-Si光伏器件中光生非平衡载流子的传输概率,促进了填充因子的提升(>72%).
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出版历程

掺杂非晶氧化硅薄膜中三元化合态与电子结构的第一性原理计算

  • 上海大学理学院物理系,索朗光伏材料与器件R&D联合实验室,上海200444
  • 上海大学材料科学与工程学院,上海,200444
  • 上海大学理学院物理系,索朗光伏材料与器件R&D联合实验室,上海200444;上海大学分析测试中心,上海200444

摘要: 基于密度泛函理论和分子动力学方法,研究了ITO-SiOx(In,Sn)/n-Si异质结光伏器件中非晶SiOx层的氧化态和电子结构.计算结果表明:具有钝化隧穿功能的超薄(<2 nm)非晶SiOx层,是由In,Sn,O,Si四种元素相互扩散形成的,其中In,Sn元素在SiOx网格中以In—O—Si和Sn—O—Si成键态存在,形成了三元化合物.In和Sn的掺杂不仅在SiOx的带隙中分别引入了Ev+4.60 eV和Ev+4.0 eV两个电子能级,还产生了与In离子相关的浅掺杂受主能级(Ev+0.3 eV).这些量子态一方面使SiOx的性能得到改善,在n-Si表面形成与反型层相衔接的p-型宽禁带“准半导体”,减少了载流子的复合,促进了内建电场的建立.另一方面有效地降低了异质结势垒高度,增强了ITO-SiOx(In,Sn)/n-Si光伏器件中光生非平衡载流子的传输概率,促进了填充因子的提升(>72%).

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