專利名稱：連續(xù)調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光生電壓的裝置及方法，尤其涉及一種連續(xù)調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光 生電壓的裝置及方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓是光生伏特效應(yīng)中重要體現(xiàn)；目前，由于能源危機(jī)，半導(dǎo)體 異質(zhì)結(jié)光伏發(fā)電得到了廣泛的研究，但是由于光生電壓較低導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率不高，應(yīng)用 前景仍然有限；所以，提高半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓的方法仍然在不斷的研究中，其是光伏發(fā) 電領(lǐng)域重要的技術(shù)研究方向。目前，人們大多關(guān)注于如何利用半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料種類變化(Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 92，PP909_913，2008)，異質(zhì)結(jié)摻雜濃度的變化(J. App 1. Phys.，101， 0M504，2007)，以及異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的改變(高云等，一種S i / F e S i 2 / S i組成三明治 結(jié)構(gòu)的太陽能電池及其制造方法，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00910273050)，來調(diào)制異質(zhì)結(jié)的禁 帶寬度，以便提高異質(zhì)結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)，提高光生電壓，最終提高異質(zhì)結(jié)的光電轉(zhuǎn)換效率。但是 到目前為止，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)以上方法無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)制內(nèi)建電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)光生電壓的連續(xù)變 化。為此，有的小組(Appl. Phys. Lett, 87，242501，2005)通過研究外磁場(chǎng)連續(xù)調(diào)制磁性半 導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中內(nèi)建電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)光生電壓可調(diào)諧。但是，這種方法對(duì)于非磁性半導(dǎo)體內(nèi)建電場(chǎng) 的調(diào)制卻存在困難。所以研究外調(diào)制手段，實(shí)現(xiàn)異質(zhì)結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的連續(xù)調(diào)制，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體異 質(zhì)結(jié)光生電壓可連續(xù)調(diào)制是一種很好地技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種連續(xù)調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓的裝置及方法，可 以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓隨外調(diào)制手段的連續(xù)變化，找到光生電壓的最大值。本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，連續(xù)調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓的裝置，它包括氦氖激 光器、斬波器、可編程恒流電流源、直流數(shù)字電壓表、鎖相放大器、四端樣品座和計(jì)算機(jī)，其 特征是氦氖激光器、斬波器和四端樣品座依次相距預(yù)定距離在同一光路上，可編程恒流電 流源與四端樣品座的兩端并聯(lián)，四端樣品座的另外兩端與直流數(shù)字電壓表和鎖相放大器并 聯(lián)連接，可編程恒流電流源和鎖相放大器連接計(jì)算機(jī)。方法為利用計(jì)算機(jī)控制可編程恒流電流源給異質(zhì)結(jié)施加不同方向和大小的直流 電流，調(diào)制異質(zhì)結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)；氦氖激光器發(fā)出的激光照射異質(zhì)結(jié)后，利用斬波器和鎖相放大 器結(jié)合測(cè)量不同直流電流下異質(zhì)結(jié)光生電壓；利用直流數(shù)字電壓表測(cè)量不同直流電流下異 質(zhì)結(jié)直流電壓。本發(fā)明的技術(shù)效果是可以連續(xù)調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的光生電壓。本發(fā)明實(shí)施簡(jiǎn)便， 成本低。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是利用該系統(tǒng)所測(cè)試的i^/Al203/GaAs異質(zhì)結(jié)有光照和無光照射下的電流電 壓圖。圖3是利用系統(tǒng)所測(cè)試的i^/Al203/GaAs異質(zhì)結(jié)光生電壓隨直流電流變化圖。在圖中，1、氦氖激光器2、斬波器3、可編程恒流電流源4、直流數(shù)字電壓表5、鎖 相放大器6、四端樣品座7、計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，連續(xù)調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓的裝置，氦 氖激光器1、斬波器2和四端樣品座6依次相距預(yù)定距離在同一光路上，可編程恒流電流源 3與四端樣品座6的兩端并聯(lián)，四端樣品座6的另外兩端與直流數(shù)字電壓表4和鎖相放大器 5并聯(lián)連接，可編程恒流電流源3和鎖相放大器5連接計(jì)算機(jī)7。利用計(jì)算機(jī)7控制可編程恒流電流源3給四端樣品座6上異質(zhì)結(jié)兩端，施加從負(fù)1 毫安開始，到正1毫安結(jié)束，步長(zhǎng)為1微安的直流電流，調(diào)制異質(zhì)結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)；氦氖激光器1 發(fā)出的激光照射四端樣品座6上異質(zhì)結(jié)后，利用斬波器2和鎖相放大器5結(jié)合測(cè)量不同直 流電流下四端樣品座6上異質(zhì)結(jié)另外兩端光生電壓；利用直流數(shù)字電壓表4測(cè)量不同直流 電流下四端樣品座6上異質(zhì)結(jié)另外兩端直流電壓。
實(shí)施例我們利用該系統(tǒng)測(cè)量了 i^/Al203/GaAs異質(zhì)結(jié)的電學(xué)性質(zhì)。測(cè)試結(jié)果如圖2、3。 圖2是i^/Al203/GaAs異質(zhì)結(jié)有光照和無光照射下的電流電壓圖；從圖中我們可以看到，光 照下光生電壓產(chǎn)生；在直流電壓為零處，直流電流為負(fù)值。圖3是利用系統(tǒng)所測(cè)試的Fe/ AlA/GaAs異質(zhì)結(jié)光生電壓隨直流電流變化圖；從圖中我們可以看到，光生電壓隨直流電 流變化；特別注意到，一個(gè)很寬的峰值出現(xiàn)在大約-0. 00042A左右，如圖中箭頭所指。以上實(shí)例說明我們?cè)O(shè)計(jì)的調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓的系統(tǒng)具有一非常顯著的 特點(diǎn)，就是利用該系統(tǒng)，我們不僅可以同時(shí)測(cè)量半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)樣品的直流電流和直流電壓 信號(hào)，監(jiān)視光生伏特效應(yīng)；且可以通過控制直流電流的大小，連續(xù)調(diào)制光生電壓的大小，找到 最大光生電壓。該系統(tǒng)將會(huì)在目前控制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的研究當(dāng)中得到一定的推廣。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓的裝置，它包括氦氖激光器、斬波器、可編程恒 流電流源、直流數(shù)字電壓表、鎖相放大器、四端樣品座和計(jì)算機(jī)，其特征是氦氖激光器、斬波 器和四端樣品座依次相距預(yù)定距離在同一光路上，可編程恒流電流源與四端樣品座的兩端 并聯(lián)，四端樣品座的另外兩端與直流數(shù)字電壓表和鎖相放大器并聯(lián)連接，可編程恒流電流 源和鎖相放大器連接計(jì)算機(jī)。
2.—種權(quán)利要求1所述的連續(xù)調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓的方法，其特征是方法為 利用計(jì)算機(jī)控制可編程恒流電流源給異質(zhì)結(jié)施加不同方向和大小的直流電流，調(diào)制異質(zhì)結(jié) 內(nèi)建電場(chǎng)；氦氖激光器發(fā)出的激光照射異質(zhì)結(jié)后，利用斬波器和鎖相放大器結(jié)合測(cè)量不同 直流電流下異質(zhì)結(jié)光生電壓；利用直流數(shù)字電壓表測(cè)量不同直流電流下異質(zhì)結(jié)直流電壓。
全文摘要
一種連續(xù)調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光生電壓的裝置，氦氖激光器、斬波器和四端樣品座依次相距預(yù)定距離在同一光路上，可編程恒流電流源與四端樣品座的兩端并聯(lián)，四端樣品座的另外兩端與直流數(shù)字電壓表和鎖相放大器并聯(lián)連接，可編程恒流電流源和鎖相放大器連接計(jì)算機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)效果是可以連續(xù)調(diào)制半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的光生電壓。本發(fā)明實(shí)施簡(jiǎn)便，成本低。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102097539SQ20111002186
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者何興道, 肖文波, 高益慶 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)