以分子束磊晶在矽基板上自催化成長砷化鎵核殼結構奈米線及其在太陽能電池上的應用

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研究生：	黃許囿 Huang, Hsu-Yu
論文名稱：	以分子束磊晶在矽基板上自催化成長砷化鎵核殼結構奈米線及其在太陽能電池上的應用 Self-Catalyzed MBE Growth of GaAs Core-Shell Nanowires on Silicon (111) for Photovoltaic Devices
指導教授：	黃金花 Huang, Jin-Hua
口試委員:	李薇妮黃柏瑋
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering
論文出版年：	2012
畢業學年度：	100
語文別：	中文
論文頁數：	82
中文關鍵詞：	砷化鎵、奈米線太陽能電池、分子束磊晶
外文關鍵詞：	GaAs, nanowire solar cells, MBE
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以VLS方式成長砷化鎵奈米線大都用金當作催化劑，然而金的存在會產生深層缺陷而影響奈米線的電子電洞傳輸行為。本研究改以利用矽之原生氧化層的孔洞及鎵液滴形成自我催化劑，經由VLS過程在矽基板上異質磊晶成長砷化鎵核殼結構奈米線。本研究以矽和鈹元素分別摻雜奈米線之核層與殼層，藉由控制核層成長時間，得到不同長度但固定直徑之砷化鎵核殼結構奈米線。另一方面，我們首度發展出一套製作奈米線太陽能電池的流程，依序為靜置光阻、旋塗光阻、氧電漿蝕刻光阻、以及ITO透明電極製作，其中，我們進ㄧ步觀察氧電漿蝕刻時間與ITO電極的退火溫度對於光電轉換效率及吸光範圍的影響。最後，得到完整的砷化鎵奈米線太陽能電池效率之探討。

第一章   緒論    1
1-1  前言    1
1-2  研究動機    3
1-3  研究目的與論文架構    4
第二章   文獻回顧    5
2-1  太陽能電池發展概況    5
2-1-1 工作原理    5
2-1-2 電壓電流特性與轉換效率    6
2-1-3 等效電路模型    9
2-1-4 世代演進    11
2-2  奈米材料科技    18
2-3  成長一維奈米結構之方法    22
2-4  奈米線太陽能電池    26
2-4-1 奈米線太陽能電池之優勢    26
2-4-2 奈米線太陽能電池之結構種類    28
2-4-3 矽奈米線太陽能電池    29
2-5  以MBE系統成長砷化鎵奈米線作為太陽能電池之應用    35
第三章   儀器介紹與實驗步驟    42
3-1  分子束磊晶(Molecular Beam Epitaxy,MBE)簡介    42
3-1-1 分子束磊晶系統    42
3-1-2 磊晶原理    45
3-2  實驗步驟    48
3-2-1 奈米線成長實驗流程圖    48
3-2-2 表面氧化清潔處理    48
3-2-3 試片的承載與載入    50
3-2-4 奈米線成長    51
3-2-5 太陽能電池元件實驗流程圖    52
3-3  元件製作實驗使用之儀器    52
3-3-1 旋轉塗佈機(spin coater)    52
3-3-2 氧電漿蝕刻機    53
3-3-3 電子槍真空蒸鍍系統(E-gun evaporator)    53
3-4  分析儀器    54
第四章   結果與討論    56
4-1  自催化砷化鎵核殼結構奈米線之研究探討    56
4-1-1 砷化鎵核殼結構奈米線之最佳參數    56
4-1-2 不同長度的砷化鎵核殼結構奈米線之探討    60
4-2  自催化砷化鎵核殼結構奈米線太陽能電池製程之研究探討    62
4-2-1 光阻旋塗    62
4-2-2 氧電漿蝕刻光阻    64
4-2-3 電極製程    67
4-3  自催化砷化鎵核殼結構奈米線太陽能電池效率之研究探討    70
4-3-1 奈米線長度對光電轉換效率的影響    70
4-3-2 氧電漿蝕刻時間對光電轉換效率的影響    74
4-3-3 光阻對光電轉換效率的影響    76
第五章   結論    78
第六章   參考文獻    80
   

                                

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