Логин:
Пароль:

Работа №479
Название работы
Физические основы технологии полупроводниковых наноструктур с заданными свойствами для устройств электроники и фотоники
Автор работы
Войцеховский Александр Васильевич
Дата начала работы Дата окончания работы
2007-03-01 2007-10-31
Аннотация
Цель работы: Разработка фотопреобразователей наоснове полупроводниковых наноструктур.Задачи проекта: создание модели формирования пороговых характеристикгетеропереходов и квантово-размерных структур SiGe/Si,микроболометрических структур на основе SiGe; разработка основтехнологии управляемого формирования наноструктур; оптимизацияпараметров гетеропереходов, квантово-размерных и микроболометрическихструктур SiGe/Si с целью повыщения квантовой эффективности и рабочейтемпературы; создание лабораторного макета фотопреобразователя наоснове структур SiGe/Si.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1004000 Роснаука Фундаментальная
Промежуточный реферат №1
Поставленные в НИР задачи решались путем сравнительного анализа характеристик полупроводниковых фотопреобразователей на основе различных материальных систем, разработки технологических основ эпитаксиального выращивания Si-Ge наноструктур и создания фотопреобразователей, модельного расчета параметров фотопреобразователей и оценки их предельных значений, экспериментального исследования свойств наноструктур и измерения параметров фотопреобразователей, оптимизации технологии изготовления наноструктур и конструкции фотопреобразователей на их основе, разработки рекомендаций по использованию полученных результатов и формулировки требований технического задания на разработку фотопреобразователей. В результате исследований разработана базовая технология синтеза полупроводниковых Si-Ge наноструктур и фотопреобразователей методом молекулярно-лучевой эпитаксии, разработана теоретическая модель формирования спектральных характеристик фотопреобразователей на основе полупроводниковых структур с промежуточной зоной, проведена оценка фундаментальных ограничений характеристик фотопреобразователей при различных рабочих температурах, установлена связь электрических и конструктивных параметров наноструктур с характеристиками фотопреобразователей, разработаны методики измерений и экспериментально исследованы характеристики Si-Ge наноструктур и фотопреобразователей на их основе. На основе экспериментальных данных проведена корректировка математической модели фотопреобразователя с квантовыми точками, оптимизирована технология изготовления наноструктур и конструкции фотопреобразователя. Реализованные спектральные характеристики фоточувствительности и квантовая эффективность фотопреобразователей свидетельствуют о перспективности использования предложенных технологических подходов для создания высокоэффективных фотопреобразователей солнечной энергии. Результаты теоретических исследований подтверждают адекватность представления полупроводниковых структур с квантовыми точками Si/Ge как полупроводника с промежуточной зоной и представляют интерес при создании и оптимизации свойств материалов для фотопреобразователей, а также для новых приборов наноэлектроники и нанофотоники. Изготовленые лабораторные образцы фотопреобразователей на основе массива квантовых точек германия в матрице кремния с поверхностной плотностью 3×1011 - 1012 см-2 и латеральными размерами 10-15 нм обеспечивали квантовую эффективность 22 %, спектральную характеристику 0.3-10 мкм с размерами фоточувствительной площадки 10×10 мм и рабочей температурой 300-350 К. Разработаны рекомендации по внедрению полученных результатов по созданию фотопреобразователей для энергетических систем космического базирования с высокими энергетическими и эксплуатационными характеристиками и увеличенным ресурсом работы, а также для наземных систем в виде модулей фото- и теплогенераторов для автономных систем связи и телеметрии, индивидуальных потребителей. Технико-экономическая эффективность использования солнечных батарей на основе разработанных фотопреобразователей для космических аппаратов базируется на снижении затрат за счет увеличения энергосъема, уменьшения размеров солнечных батарей, увеличения ресурса работы и снижения расходов топлива при доставке на орбиту. Областями применения разработанных фотопреобразователей являются, прежде всего, солнечная энергетика и теплоэнергетика за счет чувствительности к солнечной радиации и тепловому излучению окружающей среды, а также электронное и оптическое приборостроение - новые типы приборов наноэлектроники и нанофотоники, в частности, для волоконно-оптических систем связи нового поколения.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02200801838 Дата регистрации ИК: 2008-03-03
Заключительный реферат
Объектом исследования являются Si-Ge наноструктуры и фотопреобразователи на их основе. Цель работы-разработка процесса синтеза полупроводниковой наногетероструктуры с промежуточной зоной на основе плотного массива квантовых точек Ge предельно малых размеров в кремниевой кристаллической матрице и экспериментальное подтверждение эффективности применения этого материала в качестве фотопреобразователя солнечной энергии. В результате исследований разработана базовая технология синтеза полупроводниковых Si-Ge наноструктур и фотопреобразователей методом молекулярно-лучевой эпитаксии, разработана теоретическая модель формирования спектральных характеристик фотопреобразователей на основе полупроводниковых структур с промежуточной зоной, разработаны методики измерений и экспериментально исследованы характеристики Si-Ge наноструктур и фотопреобразователей на их основе. На основе экспериментальных данных проведена корректировка математической модели фотопреобразователя с квантовыми точками, оптимизирована технология изготовления наноструктур и конструкции фотопреобразователя. Реализованные спктральные характеристики фоточувствительности и квантовая эффективность фотопреобразователей свидетельствуют о перспективности использования предложенных технологических подходов для создания высокоэфективных фотопреобразователей солнечной энергии, на основании чего разработаны рекомендации по использованию полученных результатов и сформулированы требования технического задания на разработку фотопреобразователей. Результаты теоретических исследований подтверждают адекватность представления полупроводниковых структур с квантовыми точками Si/Ge как полупроводника с промежуточной зоной и представляют интерес при создании и оптимизации свойств материалов для фотопреобразователей, а также для новых приборов наноэлектроники и нанофотоники.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02200801839 Дата регистрации ИК: 2008-03-03
Заказчик
ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы" Мероприятие 1.3, Шифр темы 2007-3-1.3-07-01-091
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
29.19.31 ( ФИЗИКА. Физика твердых тел. Полупроводники. )
537.311.322; 224 ФЦП 2007-3-1.3-07-01-091 02.513.11.3045
Ключевые слова
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99