半导体光侦测器设计及模拟 - 义守大学.PDF

義守大學電子工程學系 專題製作計畫書 半導體光偵測器設計及模擬 專題學生：林天成 李哲 蔡昌 何岳穎 指導老師：黃榮生 李冠慰 中 華 民 國 1 0 4 年 6 月 5 日 摘要 光二極體可根據使用方式，將光能轉成電流或電壓訊號的電子元件，其中， 光偵測器被廣泛的應用，然而，於效率上並沒有很突出的表現，加上成本緣故， 目前依舊以 Si 為多數作為材料，而在此基礎上，若以 p-i-n 結構使 β−FeSi2 與 BaSi 這兩個矽化物作為本質層，可提升轉換效率，以傳統的太陽能電池作為 2 比較，可發現透過參雜產生的 p-i-n 結構，擁有較高效率，其結構為 n-Si/i- β−FeSi /p-Si和 n-Si/i-BaSi /p-Si 以及n-β−FeSi /i-β−FeSi /p-β−FeSi 和 n-BaSi /i- 2 2 2 2 2 2 BaSi /p-BaSi 四種，可分為同質與異質結構與傳統太陽能電池做比較，除了效 2 2 率因素外，另一方面，成本考量上，傳統太陽能電池較為便宜，且此兩矽化物 之 p-i-n 結構製作技術尚未成熟，因而擁有較高的成本花費，而使得傳統太陽 能電池依舊是略勝一籌。 在計算與繪圖上，使用 Matlab 程式先進行研究模擬，做為參考依據，分 析擴散與漂移電流等特性，並且做成表格以輔助觀察，此舉能幫助了解並進 行研究，而後描繪數據分析圖，對不同參數進行分析時，能夠更透徹且更為快 速的解析因子，使工作事半功倍，且當有不同想發加入時，能因使用程式，而 有更快的執行力，並且同事驗證可行性，隨之附加的更有大量的數據可供參考。 若是物理的原理沒有出錯，且分析後，證明其製作的可行性，大量的研究 模擬數據，可達成技術成熟時，在成本考量下的最佳化元件，即是說，當做出 的數據在往後有更高層次的技術可以較低成本製作時，就能更好的節省時間， 直接參考數據，提升效率，使得新技術更快普及，造福人民。 i 目錄 摘要i 目錄 ii 圖目錄 iii 表目錄iv 壹、緒論 1 一、研究背景 1 二、研究動機 2 三、研究目的 2 貳、文獻探討 3 一、P-I-N 光二極體 3 2-1-1簡介 3 2-1-2 工作原理 5 2-1-3 材料 6 2-1-4 材料數據表 7 2-1-5 光吸收係數 8 2-1-6優點及缺點 9 2-1-7應用 9 參、研究方法 10 一、開發環境 10 二、研究方向 10 3-2-1 平衡能帶圖 10 3-2-2 效率分析 13 預期結果與預期進度 16 一、預期結果 16 二、預期進度 17 參考文獻 18 ii 圖目錄 圖 1.1 人造衛星 1 圖 2.1 p-i-n 結構3 圖 2.2 光二極體成品4 圖 2.3 太陽能板4 圖 2.4 太陽能結構4 圖 2.5