Growth of GaSb and GaInAsSb layers for thermophotovolatic cells by liquid phase epitaxy - art. no. 68411E

GaSb based cells as receivers in thermophotovoltaic system have attracted great interest and been extensively studied in the recent 15 years. Although nowadays the manufacturing technologies have made a great progress, there are still some details need to make a further study. In this paper, undoped and doped GaSb layers were grown on n-GaSb (100) substrates from both Ga-rich and Sb-rich solutions using liquid phase epitaxy (LPE) technique. The nominal segregation coefficients k of intentional doped Zn were 1.4 and 8.8 determined from the two kinds of GaSb epitaxial layers. Additionally, compared with growing from Ga-rich solutions, the growing processes from Sb-rich solutions were much easier to control and the surface morphologies of epitaxial layers were smoother. Further-more, in order to broaden the absorbing edge, Ga1-xInxAsySb1-y quaternary alloys were grown on both GaSb and InAs substrates from In-rich solutions, under different temperature respectively.

Hydrogenated p-type nanocrystalline silicon in amorphous silicon solar cells

A wide bandgap and highly conductive p-type hydrogenated nanocrystalline silicon (nc-Si:H) window layer was prepared with a conventional RF-PECVD system under large H dilution condition, moderate power density, high pressure and low substrate temperature. The optoelectrical and structural properties of this novel material have been investigated by Raman and UV-VIS transmission spectroscopy measurements indicating that these films are composed of nanocrystallites embedded in amorphous SiHx matrix and with a widened bandgap. The observed downshift of the optical phonon Raman spectra (514.4 cm(-1)) from crystalline Si peak (521 cm(-1)) and the widening of the bandgap indicate a quantum confinement effect from the Si nanocrystallites. By using this kind of p-layer, a-Si:H solar cells on bare stainless steel foil in nip sequence have been successfully prepared with a V c of 0.90 V, a fill factor of 0.70 and an efficiency of 9.0%, respectively. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Heterojunction solar cells with n-type nanocrystalline silicon emitters on p-type c-Si wafers

Hydrogenated nanocrystalline silicon (nc-Si:H) n-layers have been used to prepare heterojunction solar cells on flat p-type crystalline silicon (c-Si) wafers. The nc-Si:H n-layers were deposited by radio-frequency (RF) plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and characterized using Raman spectroscopy, optical transmittance and activation energy of dark-conductivity. The nc-Si:H n-layers obtained comprise fine grained nanocrystallites embedded in amorphous matrix, which have a wider bandgap and a smaller activation energy. Heterojunction solar cells incorporated with the nc-Si n-layer were fabricated using configuration of Ag (100 nm)/1T0 (80 nm)/n-nc-Si:H (15 nm)/buffer a-Si:H/p-c-Si (300 mu m)/Al (200 nm), where a very thin intrinsic a-Si:H buffer layer was used to passivate the p-c-Si surface, followed by a hydrogen plasma treatment prior to the deposition of the thin nanocrystalline layer. The results show that heterojunction solar cells subjected to these surface treatments exhibit a remarkable increase in the efficiency, up to 14.1% on an area of 2.43 cm(2). (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Improved diphasic nc-si/a-si : H I-layer materials using PECVD

Two series of films has been prepared by using a new regime of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) in the region adjacent to the phase transition from amorphous to crystalline state. The photoelectronic properties of the films have been investigated as a function of crystalline fraction. In comparison with typical a-Si:H, these diphasic films with a crystalline fraction less than 0.3 show a similar optical absorption coefficient, higher mobility life-time product ( LT) and higher stability upon light soaking. By using the diphasic nc-Si/a-Si films as the intrinsic layer, a p-i-n junction solar cell has been prepared with an initial efficiency of 9. 10 % and a stabilized efficiency of 8.56 % (AM 1.5, 100 mW/cm(2)).

Period Continuous Tuning of an Efficient Mid-Infrared Optical Parametric Oscillator Based on a Fan-out Periodically Poled MgO-Doped Lithium Niobate

We report a period continuously tunable, efficient, mid-infrared optical parametric oscillator (OPO) based on a fan-out periodically poled MgO-doped congruent lithium niobate (PPMgLN). The OPO is pumped by a Nd:YAG laser and a maximum idler output average power of 1.65 W at 3.93 mu m is obtained with a pump average power of 10.5 W, corresponding to the conversion efficiency of about 16% from the pump to the idler. The output spectral properties of the OPO with the fan-out crystal are analyzed. The OPO is continuously tuned over 3.78-4.58 mu m (idler) when fan-out periods are changed from 27.0 to 29.4 mu m. Compared with temperature tuning, fan-out period continuous tuning has faster tuning rate and wider tuning range.

稀土磷化物的制备及其性质研究

由于科学的发展和社会的需要、探索新的半导体材料、开辟稀土化合物的新用途成了重大的研究课题。众所周知，Ⅲ_a-Ⅴ_a族化合物是已被广泛应用的重要半导体材料。而对于Ⅲ_b-Ⅴ_a族化合物是否是半导体还在探索中。人们对Ⅲ_b-Ⅴ_a族化合物的磁学光学、电学性质及热电性质做了大量的研究。但是，对其是否是半导体未能得出一致的结论。Sclar等人总结了求Ⅲ-Ⅴ族化合物带宽度的公式，预言稀土单氮族化合物是半导体；Yim等人测量了稀土磷化物的吸收光谱，由此证实了其半导体性；Hasegawa用Apw法计算了GdX (x = N、P、As、Sb)的能带，计算得出GdP的能带重迭，故他认为LnP是金属性材料；(Ln=稀土元素）。Guntherodt测量了GdP晶体介电常数与波长关系，由此得出GdP是高载流了浓度材料，他由此解释了GdP电阻率低的现象，但对其是否是半导体未做结论。大量的研究已证实了LnN是半导体，而对LnP却未能得出一致结论。本文以La、Nd、Sm、Y为代表研究了稀土磷化物的光学性质、电学性质和热电性质。由实验结果证实了稀土磷化物是N型半导体。稀土磷化物多晶粉末是用元素合成法制备的。合成LnP的最佳条件为：温度：950 ℃-1000 ℃；时间：10 ～ 36小时；真空度：3 * 10~(-5)笔。对制备后的LnP做了X-ray衍射分析，确定了LnP有氯化钠结构。其中，YP没有ASTM卡，我们参照其衍射图计算了它的晶面间距值，得出其晶格常数为a = 5.652A，计算的d_(nkL)值与实验值符合很好。通过实验证实了合成的LnP是单一化合物。在实验中测量了LnP薄膜的吸收光谱并将其与GaAs的吸收光谱做了比较，证实了稀土磷化物是直接跃迁型材料。同时也求出了LnP的禁带宽度值。其中，NdP、LaP、YP的禁带宽度值是首次得到，文献中未见有报导。从La到Y随着晶格常数变小，禁带宽度值亦减小，该实验结果与Sclar用经验式计算的结果是一致的。在实验中还利用热探针、霍尔系数和热电菌率系数测量了LnP的导电类型，结果表明它们是N型半导体。用四探针测量了它们的电阻率为～10~(-3)ncm。并研究了它们的电阻与温度关系，发现LnP具有半导体的重要特征－电阻的负湿度系数。同时，从电阻与温度关系求出了LnP的激活能、该值较小，说明LnP中存在浅施主能级，我们分析是由于磷缺位在LnP形成正电中心而引入的。所测量的LnP的热电功率系数为近百μv/℃。也以热电功率系数与温度的关系求得了LnP的激活能，这与从电阻与湿度关系所得的激活能值是相符的。这证实了我们对LnP存在浅施主能级所做的判断。本文还对上述试验结果做了简要分析讨论。提出了LnP的能带图。我们认为：稀土磷化物是直接跃迁型的N型半导体。

共价氢化物在微量锡和砷光度分析中的应用及其某些性质研究

本论文由四部分内容组成：第一部分（文献综述）从氢化物发生法的历史、氢化物发生条件，机理等，和氢化物发生与各种分析方法的联用情况几方面阐述了共价氢化物发生法在测定砷、锑、铋、锗、锡、铜、硒和碲八种元素中的应用，并且讨论了氢化物发生法中普遍存在的问题－干扰的引起及其消除，共引用文献150多篇，此外，本文还对锡的分光光度测定方法作了一次小结，引用文献30篇。第二部分（氢化物发生－分光光度法测定微量锡）提出了一个测定锡的新方法，本文对锡烷(SnH_4)的发生条件，吸收显色体系（硝酸银－分散剂）及其它影响方法准确度和精密度的各种因素进行了试验，确定适宜的分析条件为：以硼氢化钾作还原剂将溶液中的锡离子在pH4.5的CH_3COOH-CH_3COONa缓冲溶液中转变为锡烷气体，然后用含有乙醇和分散剂（聚乙烯醇和明胶）的硝酸银溶液吸收显色、有色溶液的最大吸收波长在415nm处，摩尔吸光系数ε= 6.5 * 10~4 l·mol~(-1)·cm~(-1)，锡量在0－5μg符合比自定律，此法分析速度快，选择性较好，操作简便，由于可在小体积中显色，用此实际灵敏度也较高，经用于金属、合金，岩矿和食品罐头中锡的测定，获得较满意结果。第三部分（氢化物发生－分光光度法连续测定砷和锡）利用砷和锡离子发生氢化物时酸度的差异，在高酸度条件下(3NHCl)先产生AsH_3，用新银盐法测砷，然后在pH4.5的CH_3COOH-CH_3COONa缓冲溶液中产生SnH_4。再用已建立的测锡的方法进行测定，经过实际样品（金属、岩矿等）的分析，证明此方法简便快速，选择性较好，获得较满意结果，同时采用原AsH_3吸收液稀释砷的有色溶液的办法，可以解决高砷和低锡样品中砷、锡连续测定的问题。第四部分（几种共价氢化物与某些氧化剂和有机胺反应条件研究）基于共价氢化物具有还原性、结合文献及实验中观察到的以一定比例混合的K_2Cr_2O_7和Na_2SO_4吸收BiH_3来消除测定锑时铋的干扰，以有机胺混合液吸收SbH_3和BiH_3以消除测定砷时锑、铋的干扰，为此，我们选用新银盐法测砷，我们自己建立的方法测锡以及Fe(III)-phen法测锑，进行了两项工作。1．AsH_2, SbH_3和SnH_4与氧化剂的作用 研究了固体氧化剂、氧化剂溶液吸收了氢化物后对其吸收测定的影响，从而得出各种氧化剂对AsH_3, SbH_3和SnH_4的吸收情况，得出①K_2Cr_2O_7氧化剂对SbH_3吸收很好（～100％），而对AsH_3和SnH_4吸收较差，有可能用K_2Cr_2O_7使SbH_3和AsH_3，SnH_4相互分离。②KBrO_3, KIO_3等以KH_2PO_4作稀释剂时对AsH_3和SbH_3吸收较好，而对SnH_4吸收较差，有可能用它们使SnH_4和AsH_3, SbH_3分离。③变价金属离子(Fe~(3+), Cu~(2+)等)对氢化物吸收很差，对氢化物间的分离没有使用价值。2．SbH_3与有机胺的作用。由于有机胺能很好地吸收SbH_3，我们对吸收了SbH_3后的有机胺混合液中锑的价态进行了分析，经过实验我们初步认为SbH_3与有机胺的作用是一个氧化还原过程，当SbH_3进入有机胺后，先是在介质中溶解，继而被氧化成Sb~(3+)乃至Sb~(5+)。

锗砷硒及锗化学形态的氢化物发生-光度分析法的研究

锗与人体的生理活动密切相关，有关资料表明，有机锗化合物对人体的多种疾病，尤其是癌症具有高效、低毒的特点，从而使锗化合物的合成，药理研究成为一个新兴的、引人注目的领域。在本论文中，我们建立了一套锗及其形态分析的新方法，并提出了氢化物发生一银语胶光度法连续测定砷和锗、微量硒测定的新方法，探讨了锗、砷、硒三种氢化物的性质及测定锗，砷时其它石生成氢化物元素的干扰和消除方法。本论文的工作分为以下六部分。一、微量锗测定新方法的建立微量锗的测定，从目前资料来看，主要采用苯基荧光酮一表面活性剂、碱性染料-锗钼杂多酸和氢化物发生-原子吸收连用的方法，对于使用显色剂的各种测定手段，都不同程度的存在着选择、重现性差及操作繁琐的缺点；原子吸收测定锗，原子化效率不高，条件要求较为苛刻。所以，我们的工作旨在寻求一个简便、快速、灵敏度高、选择性好的测定锗的新方法。通过试验，我们采用硼氢化钾将溶液中锗以锗化氢的形式发生出来，用硝酸银、有机溶剂，动物胶的混合溶液吸收，锗化氢与硝酸银溶液反应形成黄色的溶胶显色，在425nm处有最大吸收，成功的建立了测定微量锗的新方法。新的方法将锗化氢的发生、吸收、富集、显色在一个系统中同时进行，达到简便、快速的要求，灵敏度高，表观摩尔吸光系数为7.32 * 10~4 l·mol~(-1)·cm~(-1)，对岩矿、土壤等固体样品的测定，检测下限为0.05ppm，对水样的测定，检测限可达2PPb，通过对三十多种离子的干扰试验表明，绝大部分离子均不干扰锗的测定，选择性好，对水、土壤、植物样品，煤飞灰等样品进行测定，取得令人满意的结果。二、锗的形态分析方法的研究锗的形态分析还未见有作者进行系统研究，这方面的工作几乎还是一个空白。以医学界人士研究发现，在促进人体的新陈代谢，治疗各种疾病上，有机形态的锗起着更加积极的作用，随着锗的有机药物的合成，对药物中的锗进行形态分析就愈来愈重要。我们在试验中发现，热的稀硝酸介有效的将无机形态锗以样品中浸取出来，并在确定的柠檬酸铵（PH5.5）的缓冲液中被硼氢化钾还原至GeH_4，用氢化物发生-银溶胶光度法测定。同时，有机形态锗则在此稀硝酸中保持稳定，且在所采用的氢化物发生条件下，不能被还原至 GeH_4，故不在两种形态锗共存时，进行无机锗的测定，利用湿法消解，使样品中锗全部转化为无机形态，测定锗的总量，差减法而可求得有机锗的含量。本文对固体，液体样品中锗的形态分析分别进行了讨论，对固体样品的浸取条件进行了详细研究。用该方法进行锗的形态分析，不仅灵敏度高，选择性好，而且具有较高的重视性和稳定性。对无机形态锗和锗总量测定的回收率分别为95-105%。90-100%，并成功的对某些药物，水及合成样进行了分析。三、含锗样品消解条件的研究本文研究了多种湿法消解体系，对含锗样品消解过程中存在着的回收率低，稳定性差的原因做了较为详细的探讨，经过试验证明，在常用的湿法消解体系中，加入氢氟酸的作用并不是为了防止锗的挥发，常用的酸HNO_3, H_2SO_4, HClO_4在消解过程中并不会引起锗的挥发损失，引起的回收率降低的主要原因是硅胶的吸附，而加入F~-使回收率提高是因为F~-使硅胶以SiF_4形式挥发而使锗的吸附得以解析所改。对生物样品的消解，本文提出了HNO_3-HClO_4-NH_4F-(NH_4)_2MoO_4新的消解体系。体系对样品消解完全、回收率高（90-105%），对各种加标样品及实际样品消解测定，稳定性，准确性均令人满意。四、氢化物发生一银溶胶光度法连续测定砷和锗锗砷同属可生成氢化物元素，将它们在一个系统中同时发生出来，吸收显色测定，将使实际样品的分析更加简便，快速。为同时发生两种氢化物，我们选择了各种强酸、弱酸、缓冲液作为反应介质，以柠檬酸铵缓冲液和草酸铵介质为最佳，并确定了介质的数值酸度PH 5.5-6.0。在这种条件下，锗砷可被充分发生出来。利用A_3H_3 GeH_4的极性及还原能力的差异，使气体通过两支串镁的，盛有不同硝酸银溶液的吸收管，先得A_3H_3吸收显色，GeH_4不被吸收而导入第二个吸收管吸收，达到两种氢化物分别吸收、两个元素连续测定的目的。本方法操作简便，反应快速、灵敏度高，锗砷标准曲线参数分别为Ge {r = 0.9997 a = 0.0047 b = 0.207 A/μg As { r = 0.9996 a = -0.0011 b =0.309A/μg对水样的测定，锗，砷检测限分别达到2PPb和1PPb。利用这种方法，成功的进行了GSD，GRD，煤飞灰等复杂样品及水样的分析。五、氢化物发生-硒化银溶胶法测定微量硒硒做为人体必需的微量元素之一，既参与人体的各种代谢，必不可少，摄入过量则又有害，硒的生物学效应及环境毒性方面研究的迅速进展，要求人们简便快速、准确灵敏的进行种样品中微量硒的分析。本文在0.2NH_2SO_4-2%硒石酸介质中，用硼氢化钾宁将Se(IV)以H_2Se形式发生出来，用硝酸银-阿拉伯胶溶液吸收，形成硒化银溶胶显色，建立了硒化氢发生-硒化银溶胶光度法测定微量硒的新方法，本方法不仅反应快速、操作方便，而且具有较高灵敏度和选择性，显色后的溶液在 246nm处有最大吸收，检测限为0.04PPM。本文探讨了硒化氢发生、吸收显色的各种影响因素，确定了最佳条件。用于进行硒酵母、人发、米、尿等样品中微量硒的测定，并且与其它方法所得结果进行了对照，结果完全一致。六、测定锗，砷，硒时共价氢化物元素的干扰及消除可生成氢化物元素之间的干扰是采用氢化物发生技术分离测定元素的主要干扰因素之一，由于各元素性度接近，这种干扰往往很难消除。许多文献却提到这种干扰问题，但对消除干扰却缺乏有效方法，这就使复杂样品中这些元素的测定遇到很大困难。本文采用氢化物发生-银溶胶光度法对锗，砷，硒三种元素氢化物的性质进行了试验，探讨了它们在酸性，中性，碱性水溶液中的稳定性及与变价离子、氧化剂反应的能力，得出：三种氢化物的稳定性为GeH_4 > A_3H_3 > H_2Se，而其还原能力则与上述顺序正好相反。基于氢化物的稳定性及还原能力的差异，我们提出了测定锗，砷时消除其它共价氢化物元素干扰的简便，有效方法，对锗的测定，采用U形管中填充浸润KIO_3酸性溶液脱脂棉的方法，发生出来的气体通过U形管，可方便的消除其它七种共价氢化物元素的干扰，具有高效性。测定微克锗， As~(5+), As~(3+), Sb~(3+) Pb~(2+), Bi~(4+), Sn~(2+)的允许量可达毫克级，百倍于Ge(IV)的Te~(4+), Se~(4+)也不产生干扰。对砷的测定，则采用U形管中填充浸润乙醇胺的DMF混合液的脱脂棉的方法消除干扰，1000-5000倍量的Pb~(3+), Bi~(3+), Sn~(4+), Sn~(2+), Sb~(3+), 15-100倍的Ge~(4+), Se~(4+), Te~(4+)不干扰砷的测定。