Dây nano silicon mọc từ nhôm xúc tác trên cơ sở thiết bị lắng đọng pha hơi hóa học sử dụng plasma (PECVD) treeb đế thạch anh cho ứng dụng tế bào pin năng lượng mặt trời
Email tác giả liên hệ:
toanvatlieu@gmail.comTừ khóa:
Dây nano, silicon, Dây nano silicon, tế bào pin năng lượng mặt trời, quang điệnTóm tắt
Dây nano silicon đã được tổng hợp trên đế thạch anh dùng nhôm như vật liệu xúc tác. Trong quá trình mọc khí silane (SiH4) được trộn trong khí mang hyđrôgen (H2) làm việc như một nguồn cung cấp silicon trong thiết bị lắng đọng pha hơi hóa học sử dụng plasma (PECVD) ở 550oC. Nhiệt độ mọc này thấp hơn nhiệt độ cùng tinh (eutectic) của hợp kim Al-Si (577oC) điều này đã gợi ý cơ chế mọc được thực hiện trong trường hợp này là cơ chế hơi – rắn – rắn (Vapor-Solid-Solid). Việc đo đặc tính điện, đặc trưng dòng thế thông qua cực cổng của transistor đã xác thực rằng dây nano silicon sau khi mọc là loại p-type và có nồng độ pha tạp khá cao khoảng 1019cm-3. Độ linh động lỗ trống khoảng 30cm2/V.s. Chúng tôi đã phát triển sử dụng những dây nano silicon có nồng độ pha tạp cao loại p-type này cho các ứng dụng tế bào pin năng lượng mặt trời trên cơ sở cấu trúc lõi-vỏ, kết quả một hiệu suất khoảng 2,37% đã được tạo ra với các thông số fill factor khoảng 48,2%, điện thế lúc mạch mở Voc ~ 0,7V và mật độ dòng khoảng 15,2mA/cm2.
Tải xuống: 0
Tài liệu tham khảo
B.M. Kayes, H.A. Atwater, N.S. Lewis, Comparison of the device physics principles of planar and radial p-n junction nanorod solar cells, J. Appl. Phys. 97 (2005) 114302.
B.M. Kayes, M.A. Filler, M.C. Putnam, M.D. Kelzenberg, N.S. Lewis, H.A. Atwater, Growth of vertically aligned Si wire arrays over large areas (>1cm2) with Au and Cu catalysts, Appl. Phys. Lett. 91 (2007) 103110.
M.C. Putnam, S.W. Boettcher, M.D. Kelzenberg, D.B. Turner-Evans, J.M. Spurgeon, E.L. Warren, R.M. Briggs, N.S. Lewis, H.A. Atwater, Si microwire-array solar cells, Energy Environ. Sci. 3 (2010) 1037–1041.
M.D. Kelzenberg, D.B. Turner-Evans, M.C. Putnam, S.W. Boettcher, R.M. Briggs, J.Y. Baek, N.S. Lewis, H.A. Atwater, High-performance Si microwire photovoltaics, Energy Environ. Sci. 4 (2011) 866–871.
M.D. Kelzenberg, S.W. Boettcher, J.A. Petykiewicz, D.B. Turner-Evans, M.C. Putnam, E.L. Warren, J.M. Spurgeon, R.M. Briggs, N.S. Lewis, H.A. Atwater, Enhanced absorption and carrier collection in Si wire arrays for photovoltaic applications, Nat. Mater. 9 (2010) 239–244.
X. Li, Z. Chen, N. Shen, D. Sarkar, N. Singh, K. Banerjee, G.-Q. Lo, D.-L. Kwong, Vertically Stacked and Independently Controlled Twin-Gate MOSFETs on a Single Si Nanowire, IEEE Electron Device Lett. 32 (2011) 1492–1494.
K.H. Cho, K.H. Yeo, Y.Y. Yeoh, S.D. Suk, M. Li, J.M. Lee, M.-S. Kim, D.-W. Kim, D. Park, B.H. Hong, Y.C. Jung, S.W. Hwang, Experimental evidence of ballistic transport in cylindrical gate-all-around twin silicon nanowire metal-oxide-semiconductor field-effect transistors, Appl. Phys. Lett. 92 (2008) 52102.
J.-P. Colinge, C.-W. Lee, A. Afzalian, N.D. Akhavan, R. Yan, I. Ferain, P. Razavi, B. O’Neill, A. Blake, M. White, A.-M. Kelleher, B. McCarthy, R. Murphy, Nanowire transistors without junctions, Nat. Nanotechnol. 5 (2010) 225–229.
G. Lehoucq, P. Bondavalli, S. Xavier, P. Legagneux, P. Abbyad, C.N. Baroud, D. Pribat, Highly sensitive pH measurements using a transistor composed of a large array of parallel silicon nanowires, Sens. Actuators B Chem. 171–172 (2012) 127–134. doi:10.1016/j.snb.2012.01.054.
D.V. Talapin, H. Yu, E.V. Shevchenko, A. Lobo, C.B. Murray, Synthesis of Colloidal PbSe/PbS Core−Shell Nanowires and PbS/Au Nanowire−Nanocrystal Heterostructures, J. Phys. Chem. C. 111 (2007) 14049–14054.
L. Zhu, M.R. Phillips, C. Ton-That, Coalescence of ZnO nanowires grown from monodisperse Au nanoparticles, CrystEngComm. 17 (2015) 4987–4991.
S. Misra, L. Yu, W. Chen, M. Foldyna, P.R. i Cabarrocas, A review on plasma-assisted VLS synthesis of silicon nanowires and radial junction solar cells, J. Phys. Appl. Phys. 47 (2014) 393001.
T.I. Kamins, R.S. Williams, Y. Chen, Y.-L. Chang, Y.A. Chang, Chemical vapor deposition of Si nanowires nucleated by TiSi2 islands on Si, Appl. Phys. Lett. 76 (2000) 562–564.
S. Hofmann, R. Sharma, C.T. Wirth, F. Cervantes-Sodi, C. Ducati, T. Kasama, R.E. Dunin-Borkowski, J. Drucker, P. Bennett, J. Robertson, Ledge-flow-controlled catalyst interface dynamics during Si nanowire growth, Nat. Mater. 7 (2008) 372–375.
Y. Wang, V. Schmidt, S. Senz, U. Gösele, Epitaxial growth of silicon nanowires using an aluminium catalyst, Nat. Nanotechnol. 1 (2006) 186–189.
O. Moutanabbir, D. Isheim, H. Blumtritt, S. Senz, E. Pippel, D.N. Seidman, Colossal injection of catalyst atoms into silicon nanowires, Nature. 496 (2013)
D.E. Perea, E.R. Hemesath, E.J. Schwalbach, J.L. Lensch-Falk, P.W. Voorhees, L.J. Lauhon, Direct measurement of dopant distribution in an individual vapour–liquid–solid nanowire, Nat. Nanotechnol. 4 (2009) 315–319.
J.E. Allen, D.E. Perea, E.R. Hemesath, L.J. Lauhon, Nonuniform Nanowire Doping Profiles Revealed by Quantitative Scanning Photocurrent Microscopy, Adv. Mater. 21 (2009) 3067–3072.
H. Schmid, M.T. Björk, J. Knoch, S. Karg, H. Riel, W. Riess, Doping limits of grown in situ doped silicon nanowires using phosphine, Nano Lett. 9 (2009) 173–177.
Y. Ke, X. Weng, J.M. Redwing, C.M. Eichfeld, T.R. Swisher, S.E. Mohney, Y.M. Habib, Fabrication and Electrical Properties of Si Nanowires Synthesized by Al Catalyzed Vapor−Liquid−Solid Growth, Nano Lett. 9 (2009) 4494–4499.
B.A. Wacaser, M.C. Reuter, M.M. Khayyat, C.-Y. Wen, R. Haight, S. Guha, F.M. Ross, Growth system, structure, and doping of aluminum-seeded epitaxial silicon nanowires, Nano Lett. 9 (2009) 3296–3301.
S.-Y. Choi, W.Y. Fung, W. Lu, Growth and electrical properties of Al-catalyzed Si nanowires, Appl. Phys. Lett. 98 (2011) 33108.
T.I. Kamins, R.S. Williams, D.P. Basile, T. Hesjedal, J.S. Harris, Ti-catalyzed Si nanowires by chemical vapor deposition: Microscopy and growth mechanisms, J. Appl. Phys. 89 (2001) 1008–1016.
S.J. Whang, S.J. Lee, W.F. Yang, B.J. Cho, Y.F. Liew, D.L. Kwong, Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Compatible Al-Catalyzed Silicon Nanowires, Electrochem. Solid-State Lett. 10 (2007) E11. doi:10.1149/1.2716304.
O. Moutanabbir, S. Senz, R. Scholz, M. Alexe, Y. Kim, E. Pippel, Y. Wang, C. Wiethoff, T. Nabbefeld, F. Meyer zu Heringdorf, M. Horn-von Hoegen, Atomically Smooth p-Doped Silicon Nanowires Catalyzed by Aluminum at Low Temperature, ACS Nano. 5 (2011) 1313–1320.
E.C. Garnett, M.L. Brongersma, Y. Cui, M.D. McGehee, Nanowire Solar Cells, Annu. Rev. Mater. Res. 41 (2011) 269–295.
C. Cayron, M. Den Hertog, L. Latu-Romain, C. Mouchet, C. Secouard, J.-L. Rouviere, E. Rouviere, J.-P. Simonato, Odd electron diffraction patterns in silicon nanowires and silicon thin films explained by microtwins and nanotwins, J. Appl. Crystallogr. 42 (2009) 242–252.
Z. He, H.T. Nguyen, L.D. Toan, D. Pribat, A detailed study of kinking in indium-catalyzed silicon nanowires, CrystEngComm. 17 (2015) 6286–6296.
K.-Q. Peng, S.-T. Lee, Silicon Nanowires for Photovoltaic Solar Energy Conversion, Adv. Mater. 23 (2011) 198–215.
A. Kanevce, W.K. Metzger, The role of amorphous silicon and tunneling in heterojunction with intrinsic thin layer (HIT) solar cells, J. Appl. Phys. 105 (2009) 94507.
M.M. Adachi, M.P. Anantram, K.S. Karim, Core-shell silicon nanowire solar cells, Sci. Rep. 3 (2013) 1546.
J. Cho, B. O’Donnell, L. Yu, K.-H. Kim, I. Ngo, P.R. i Cabarrocas, Sn-catalyzed silicon nanowire solar cells with 4.9% efficiency grown on glass, Prog. Photovolt. Res. Appl. 21 (2013) 77–81.
Tải xuống
Đã Xuất bản
Cách trích dẫn
Giấy phép
Tác phẩm này được cấp phép theo Giấy phép quốc tế Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 .
Bản quyền thuộc về JTE.
