Complutense University Library

Caracterización optoelectrónica de láminas de silicio implantadas con titanio (Optoelectronic characterization of titanium implanted silicon thin films)

García Hemme, Eric (2011) Caracterización optoelectrónica de láminas de silicio implantadas con titanio (Optoelectronic characterization of titanium implanted silicon thin films). [Trabajo Fin de Máster]

[img] PDF
2MB
View download statistics for this eprint

==>>> Export to other formats

Abstract

La energía solar fotovoltaica es una de las apuestas más fuertes actuales como opción energética limpia y renovable. El principal objetivo de su desarrollo es el de dar solución a los problemas energéticos del futuro.
En la actualidad, diversas son las tecnologías en liza para el desarrollo tecnológico de una tercera generación de células solares fotovoltaicas. La célula solar basada en materiales semiconductores de banda intermedia (materiales semiconductores con una banda de estados permitidos en el gap de energías prohibidas) es un ejemplo de esta tecnología.
En la presente investigación se estudiarán láminas de silicio que han sido implantadas con titanio en altas dosis, con el fin de obtener un material de banda intermedia. Concretamente se realizará una caracterización optoelectrónica consistente en medidas de fotoconductividad y medidas ópticas de transmisión y reflexión.
Mediante las medidas de fotoconductividad de estas láminas, se ha observado una respuesta espectral extremadamente alta para energías por debajo del gap del silicio. De las medidas ópticas de transmisión y reflexión se ha desarrollado un modelo completo para el cálculo del coeficiente de absorción que viene a mejorar el actual modelo simplificado existente en la literatura científica. Se han medido valores muy altos del coeficiente de absorción para energías por debajo del gap del silicio.
Todos estos resultados han sido analizados y explicados satisfactoriamente en el marco de la teoría de materiales de banda intermedia. [ABSTRACT] Solar energy is one of the most promising options as a renewable and clean kind of energy.
Nowadays, there are some technologies candidates to reach a third generation PV. One example is the solar cell based in intermediate band material. In this kind of semiconductor
material we can find an intermediate band with allowed states inside the forbidden band-gap of a semiconductor.
This study analyses the production of an intermediate band material by the implantation with high doses of titanium on silicon. Specifically, an optoelectronic characterization consisting of spectral photoconductivity measurements has been done. It was also performed an optics
characterization based on transmission and reflection measurements.
Spectral photoconductivity measurements show an extremely high response for energies below the silicon bandgap. A complete model to calculate the absorption coefficient was made. This new model will improve the present simple model that is found in the scientific literature. From optics measurements it was observed a strong sub-bandgap absorption.
All these results can be explained successfully by the intermediate band material theory.


Item Type:Trabajo Fin de Máster
Additional Information:

Máster de Física Aplicada. Facultad de ciencias Físicas. Curso 2010-2011

Directors:
DirectorsDirector email
Olea Ariza, Javieroleaariza@fis.ucm.es
Uncontrolled Keywords:Energía Solar Fotovoltaica, Semiconductores, Láminas Delgadas, Materiales Semiconductores de Banda Intermedia, Implantación Iónica, Recocido Térmico por Láser Pulsado, Fotoconductividad Espectral, Coeficiente de Absorción,Photovoltaic Solar Energy, Semiconductor, Thin Films, Intermediate Band Semiconductor, Ionic Implantation, Pulsed Laser Thermal Annealing, Spectral Photoconductivity, Absorption Coefficient.
Subjects:Sciences > Physics > Materials
Sciences > Physics > Electricity
ID Code:13805
References:

1. F. I, Energy and the environment (1990).

2. Anon, World commission on environment and development (1987).

3. W. Shockley and H. J. Queisser, Journal of Applied Physics 32 (3), 510-& (1961).

4. A. M. A. Luque, Physics reviews letters 78 (26) (1997).

5. A. W. Blakers, A. Wang, A. M. Milne, J. H. Zhao and M. A. Green, Applied Physics Letters 55 (13), 1363-1365 (1989).

6. A. M. E. Antolin, J. Olea, D. Pastor, G. Gonzales Díaz, I. Martil and A. Luque., 94 (2009).

7. A. Marti, N. Lopez, E. Antolin, E. Canovas, C. Stanley, C. Farmer, L. Cuadra and A. Luque, Thin Solid Films 511, 638-644 (2006).

8. B. P. Bob, A. Kohno, S. Charnvanichborikarn, J. M. Warrender, I. Umezu, M. Tabbal, J. S. Williams and M. J. Aziz, Journal of Applied Physics 107 (12) (2010).

9. N. Mott, Proceedings of the Royal Society of London Series a-Mathematical Physical and Engineering Sciences 382 (1782), 1-24 (1982).

10. A. Luque, A. Marti, E. Antolin and C. Tablero, Physica B-Condensed Matter 382 (1-2), 320-327 (2006).

11. E. Antolin, A. Marti, J. Olea, D. Pastor, G. Gonzalez-Diaz, I. Martil and A. Luque, Applied Physics Letters 94 (4) (2009).

12. J. Olea, D. Pastor, M. Toledano-Luque, E. San-Andres, I. Martil and G. Gonzalez-Diaz, Proceedings of the 2009 Spanish Conference on Electron Devices, 38-41 (2009).

13. S. Hocine and D. Mathiot, Applied Physics Letters 53 (14), 1269-1271 (1988).

14. K. Sanchez, I. Aguilera, P. Palacios and P. Wahnon, Physical Review B 79 (16) (2009).

15. J. Olea, M. Toledano-Luque, D. Pastor, G. Gonzalez-Diaz and I. Martil, Journal of Applied Physics 104 (1) (2008).

16. J. Olea, M. Toledano-Luque, D. Pastor, E. San-Andres, I. Martil and G. Gonzalez-Diaz, Journal of Applied Physics 107 (10), 5 (2010).

17. E. García Hemme, in Trabajo académicamente dirigido (Universidad Complutense de Madrid, 2010).

18. J. Olea, G. Gonzalez-Diaz, D. Pastor, I. Martil, A. Marti, E. Antolin and A. Luque, Journal of Applied Physics 109 (6), 8 (2011).

19. J. Olea, Á. del Prado, D. Pastor, I. Mártil and G. González-Díaz, Journal of Applied Physics 109 (11), 113541 (2011).

20. G. J. Galvin, M. O. Thompson, J. W. Mayer, R. B. Hammond, N. Paulter and P. S. Peercy, Physical Review Letters 48 (1), 33-36 (1982).

21. M. Tabbal, T. Kim, J. M. Warrender, M. J. Aziz, B. L. Cardozo and R. S. Goldman, Journal of Vacuum Science & Technology B 25 (6), 1847-1852 (2007).

22. J. Olea, D. Pastor, I. Martil and G. Gonzalez-Diaz, Solar Energy Materials and Solar Cells 94 (11), 1907-1911 (2010).

23. v. d. Pauw, (Phillips technical review., 1958), Vol. 24.

24. D. A. Neamen, Semiconductor Physics and Devices. (Irwin, 1997).

25. J. Olea, M. Toledano-Luque, D. Pastor, E. San-Andres, I. Martil and G. Gonzalez-Diaz, Journal of Applied Physics 107 (10) (2010).

26. J. W. Chen, A. G. Milnes and A. Rohatgi, Solid-State Electronics 22 (9), 801-808 (1979).

27. D. Mathiot and S. Hocine, Journal of Applied Physics 66 (12), 5862-5867 (1989).

28. N. T. Bagraev, L. S. Vlasenko, A. A. Lebedev, I. A. Merkulov and P. Yusupov, Physica Status Solidi B-Basic Research 103 (1), K51-K54 (1981).

29. A. A. Aivazov, A. L. Giorgadze, A. E. Zemko, V. K. Prokofeva, A. R. Salmanov and F. R. Khashimov, Inorganic Materials 24 (1), 1-4 (1988).

30. T. Roth, M. Ruediger, W. Warta and S. W. Glunz, Journal of Applied Physics 104 (7) (2008).

31. L. Tilly, H. G. Grimmeiss, H. Pettersson, K. Schmalz, K. Tittelbach and H. Kerkow, Physical Review B 43 (11), 9171-9177 (1991).

32. J. R. Morante, J. E. Carceller, P. Cartujo and J. Barbolla, Solid-State Electronics 26 (1), 1-6 (1983).

33. M. Schulz, Applied Physics 4 (3), 225-236 (1974).

Deposited On:11 Nov 2011 12:46
Last Modified:24 Nov 2011 09:13

Repository Staff Only: item control page