Материалы для высокоэффективных солнечных элементов с квантовыми ямами: исследование структур из квантовых ям GaAs / GaBiAs

Проект посвящен разработке технологии роста и изучению свойств эпитаксиальных слоев из относительно нового материала GaAs(1−x)Bix, представляющего интерес благодаря своими уникальным свойствам, таким как быстрое уменьшение ширины запрещенной зоны с увеличением концентрации висмута и большое значение энергии спин-орбитального расщепления (спин-орбитальное расщепление превышает ширину запрещенной зоны самого материала при ). Данное свойство GaAs(1−x)Bix дает преимущество использования этого материала в высокоэффективных оптоэлектронных устройствах, таких как светодиоды в ИК- и среднем ИК-диапазоне, поскольку большое спин-орбитальное расщепление может приводить к уменьшению вредных эффектов Оже-рекомбинации и поглощения в валентной зоне. Кроме того, этот материал обладает слабой температурной чувствительностью ширины запрещенной зоны и малым рассогласованием решетки по отношению к подложкам. Все эти особенности открывают широкие перспективы для использования исследуемого материала в оптоэлектронных приложениях, особенно в фотовольтаике. Уменьшение ширины запрещенной зоны происходит в основном в валентной зоне, зона же проводимости остается практически неизменной. В данном проекте предлагается использовать эту уникальную особенность при проектировании последовательности квантовых ям, в которых резонансное -туннелирование повышает эффективность извлечения заряда из квантовых ям в непрерывный спектр. Раннее наша исследовательская группа показала, что используя резонансно-туннельные структур с квантовыми ямами, можно увеличить эффективность фотоэлектрического элемента. Использование GaAs(1−x)Bix существенно облегчает разработку такой системы квантовых ям, поскольку необходимо учитывать смещение края валентной зоны.