Optimization of the technology of manufacturing the first junction of triple junction solar cells based on InGaP/InGaAs/Ge compounds

W pracy przedstawiono proces wytwarzania pierwszego złącza trójzłączowych ogniw słonecznych opartych o związki AIII-BV z wykorzystaniem technik osadzania MOCVD. Zaprezentowano także wstępne wyniki pomiarów elektrooptycznych pojedynczego złącza struktury Ge/InGaP:Si wykonanego w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych. Złącze to powstało w wyniku dyfuzji atomów fosforu z warstwy InGaP. Wszystkie prace technologiczne zostały przeprowadzone w ITME.This work has been devoted to presenting the process of manufacturing the first junction of triple junction solar cells based on AIII-BV compounds using MOCVD deposition techniques. Moreover, preliminary results of electro-optical measurements performed on a single junction of a Ge/InGaP:Si structure produced in the Institute of Electronic Materials Technology have been introduced. This junction has been created as a result of the diffusion of phosphorus atoms from an InGaP layer. All technological processes have been carried out in ITME

The Influence of Pressure on the Roughness of InGaP Layers

Today, the technology of typical silicon-solar cells is fully developed and mature. In spite of its continuous improvements, the record efficiencies of 25.0% are approaching theoretical solar conversion limits of around 33.7%. Values much beyond this limit are likely to be achieved using III-V semiconductor compounds, electrical and optical properties are more suitable for solar energy conversion. They are the most promising candidates for realizing solar cells, which can achieve efficiencies of 50% and more. In this paper we studied the influence of pressure in the reactor chamber on the roughness of an InGaP "nucleation layer" grown on Ge. The growth of the layers was performed in a metalorganic vapour phase epitaxy reactor AIX 200/4. The source gases were trimethylgallium, trimethylindium and $AsH_3$. The rate of pressure in the reactor was raised from 100 mbar to 400 mbar by 50 mbar. The InGaP layers with the lowest roughness were achieved at the pressure of 400 mbar. The layers were characterized by very low roughness (RMS < 0.3) measured by atomic force microscopy. The quality of the surface was perfect enough to be applied in a solar cell structure

InP nanowires for photovoltaic applications

W pracy zaprezentowano technologię wytwarzania nanodrutów InP na podłożach InP o orientacji (100) oraz (111)B oraz nanodrutów GaAs na podłożach GaAs o orientacji (100) i (111). Nanodruty zostały wykonane za pomocą metody Epitaksji z Fazy Gazowej z Użyciem Związków Metaloorganicznych (MOVPE). Jako katalizator wzrostu wykorzystano nanocząstki złota o średnicy ~ 30 nm. Wszystkie prace zostały wykonane w zakładzie Epitaksji i Charakteryzacji Związków Półprzewodnikowych ITME.In this work the production methods of InP nanowires on InP (100) and (111)B substrates and GaAs nanowires on (100) and (100) substrates are presented. The nanowires were grown by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE). Gold nanoparticles having a diameter of around 30 nm were used as a growth catalyst. All growth processes were carried out in the Department of Epitaxy and Characterization of ITME

The application of semiconductor epitaxy supporting software in MOCVD technology

Celem artykułu jest przedstawienie oprogramowania komputerowego obejmującego szereg zadań związanych z epitaksją związków półprzewodnikowych. Wśród zadań tych znalazły miejsce: 1. zarządzanie przepływami prekursorów, 2. wspomaganie wytwarzania struktur ze studnią kwantową, 3. analiza struktur fotonicznych, 4. analiza potencjału elektrycznego w strukturach. Weryfikacja oprogramowania podczas pracy z systemem epitaksji MOCVD wykazała, że stanowi ono pozytywny przykład rozwiązania problemu numerycznego wspomagania procesu epitaksji.Several areas of semiconductor epitaxy can be efficiently assisted by computer recipes, some of these areas are already covered by well developed software units, other still needs such approach. The presentation of a software package combining most important tasks in one utility and some tests with MOCVD are included in this publication. The studied software overcomes following topics: 1. Flow corrections computing for ternary, quaternary or higher order compounds. 2. Analysis of quantum wells in semiconductor structures. 3. Analysis of Bragg reflectors and other 1- dimensional photonic structures. 4. Electrical potential profiling. 5. Calculators for minor epitaxy-related problems. Evaluation of flow corrections computing was tested on MOCVD with InGaAsP/InP, InGaAsP/GaAs, and other quaternaries and ternaries. Beside first order approximation, the process-flows response was exercised with application of "software-learning" empirical approach. Results indicated these functions as comfortable and efficient. The semiconductor quantum well structure analysis performed on AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaAs/InP and other structures enabled to determine quantum well parameters with high accuracy. The algorithm developed for strained quantum wells was capable to resolve both QW thickness and composition in multiple PL test. The 1- dimensional photonic structure study with InGaAs/InP Bragg reflectors allowed to fit experimental data and resolve structure parameters and uniformity, technological problems with resonant cavities epitaxy have manifested as reduced by application of compiled numerical recipes. The next software area - electrical potential profiling - offered possibility to investigate HEMT structures, prepare potential data for semiconductor quantum well analysis or to forecast depletion regions of test structures. With few other numerical units all algorithms compose a solution of the problem of computer support for epitaxy

The effect of implementation of high-temperature AIN nucleation layer on properties of GaN grown on sapphire substrates

Warstwy epitaksjalne związków półprzewodnikowych typu AIII-N są szeroko stosowane w przyrządach optoelektronicznych i mikrofalowych między innymi takich jak diody elektroluminescencyjne, detektory UV i tranzystory HEMT. Wskutek niedopasowania sieciowego pomiędzy warstwą a podłożem szafirowym istnieje konieczność stosowania przejściowej niskotemperaturowej warstwy zarodkowej. Typowa temperatura wzrostu warstwy zarodkowej (~550°C) jest znacznie niższa od temperatury wzrostu dalszych warstw aplikacyjnych przyrządu (≥ 1070C). Podczas zwiększania temperatury, w warstwie zarodkowej zachodzi przemiana struktury kubicznej w heksagonalną, której towarzyszy tworzenie się defektów strukturalnych (błędów ułożenia), co prowadzi do pogorszenia się parametrów przyrządu. Niniejsza praca koncentruje się na otrzymaniu warstwy zarodkowej w wyższej temperaturze z pominięciem niekorzystnego etapu zmiany struktury. Zastosowanie takiej warstwy zarodkowej z A1N pozwala na otrzymanie stabilnej struktury heksagonalnej o niskiej gęstości defektów strukturalnych oraz otwiera możliwość natychmiastowego dwuwymiarowego wzrostu warstwy aplikacyjnej GaN. Analizowane warstwy GaN charakteryzują się znacznie mniejszą szerokością połówkową rentgenowskiego widma dyfrakcyjnego dla promieniowania odbitego w kierunku oraz znacznie wyższą rezystywnością w porównaniu do warstw GaN otrzymanych metodą dwuetapową. W pracy przedstawiono wyniki badań wysokotemperaturowej warstwy zarodkowej oraz wpływu warunków jej wzrostu na strukturę krystaliczną i właściwości elektryczne warstw GaN. Zaprezentowano możliwość uzyskania wysokorezystywnych warstw GaN na podłożach szafirowych. Zaobserwowano znaczący wpływ temperatury wzrostu na właściwości heterostruktur wykorzystujących związki typu GaN.The III-N compounds are widely used for manufacturing optoelectronic and microwave devices such as electroluminescent diodes, UV detectors and HEMTs. Application of the lattice-mismatched sapphire substrates requires using low-temperature transition nucleation layers. Typically, the growth temperature of a nucleation layer is 550°C and highly differs from that of the subsequent application layer equal to 1070°C. The temperature increase has a detrimental effect on the structure of the nucleation layer. As a result, more lattice defects, such as interstitials, dislocations and stacking faults are formed in the application layer leading in consequence to deterioration of the device parameters. Present work concentrates on the development of a high-temperature nucleation layer and elimination of the harmful effect of the high temperature. The application of such A1N nucleation layer allows us to obtain a stable hexagonal structure with lower defect density, and it opens up also a possibility for an immediate two-dimensional growth of GaN application layer. The studies of high-temperature nucleation layers properties, their growth conditions and structural and electrical parameters of GaN application layers have been performed. The possibility to obtain the GaN layers with a high-resistivity using sapphire substrates and the AIN nucleation layers has been shown