| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| OPTIMIZATION STRATEGIES FOR ALINN/SI HETEROJUNCTIONS DEPOSITED BY SPUTTERING FOR THEIR APPLICATION TO PHOTOVOLTAIC DEVICES | | Autor/a | Sun Hu, Michael | | Departamento | Electrónica | | Director/a | Valdueza Felip, Sirona | | Codirector/a | Naranjo Vega, Fernando Bernabé | | Fecha de defensa | 18-07-2024 | | Calificación | Sobresaliente cum laude | | Programa | Electrónica: Sistemas Electrónicos Avanzados. Sistemas Inteligentes (RD 99/2011) | | Mención internacional | Sí | | Resumen | En la actualidad, los semiconductores de nitruro del grupo III han surgido como candidatos
potenciales tanto para dispositivos electrónicos como optoelectrónicos, en gran parte
debido a sus propiedades materiales distintivos. En particular, estos materiales
poseen una elevada energía de gap directa, exhiben una notable estabilidad térmica
y presentan una resistencia excepcional a la radiación. Entre ellos, las aleaciones
de Nitruro de Aluminio-Indio (AlxIn1-xN) destacan por su potencial en aplicaciones
fotovoltaicas. Los factores clave que contribuyen a esto último incluyen un gran
rango de energía de gap directa que abarca desde 0.7 eV (InN) hasta 6.2 eV (AlN)
cubriendo así todo el espectro solar visible, junto con su resistencia a temperaturas
elevadas y partículas de alta energía.
El crecimiento de los compuestos de nitruro de III se ha logrado mediante diversas
técnicas de depósito, incluyendo la Epitaxia de Haces Moleculares (MBE),
la Epitaxia Metalorgánica en Fase Vapor (MOVPE) y la Pulverización Catódica
de Radiofrecuencia (sputtering RF). Esta Tesis se ha desarrollado empleando el
último método, que no solo permite la producción de dispositivos de mayor tamaño
y rentables en comparación con otras técnicas de depósito, sino que también permite
el depósito en un amplio rango de temperaturas, desde temperatura ambiente hasta
650 ◦C en nuestro caso específico, y sobre una gran variedad de sustratos.
Este estudio es una continuación directa de los esfuerzos anteriores de nuestro
grupo de investigación (GRIFO), en el que se llevó a cabo la optimización del
depósito de capas de AlxIn1-xN y se realizó una exhaustiva caracterización de sus
propiedades.
A lo largo de esta Tesis, se emplearon diversas estrategias de optimización con
el doble objetivo de mejorar las propiedades de las capas de AlInN y aumentar el
rendimiento fotovoltaico de los dispositivos de células solares de heterounión AlInN
sobre Si(100).
Estas estrategias abarcaron: la nitridación del sustrato, un intento de pasivar
la superficie del sustrato de silicio mediante la creación de una capa de nitruro
de silicio; el depósito in-situ de silicio mediante sputtering DC, con el objetivo de
reducir o eliminar los óxidos superficiales; y finalmente, la utilización de una capa
buffer de silicio amorfo (a-Si) para pasivar la superficie del sustrato y mejorar la
interfaz material-sustrato.
Para cada una de las estrategias mencionadas anteriormente, se realizó un estudio
exhaustivo de su impacto en las propiedades de AlxIn1-xN, seguido de una
investigación sobre sus efectos en las características fotovoltaicas. |
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