Published January 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
Inter and intra band impurity-related absorption in (In,Ga)N/GaN QW under composition, size and impurity effects
- 1. Sidi Mohamed Ben Abdellah University
- 2. University of Hassan II Casablanca
Description
In this paper, we theoretically investigate the impacts of Internal well composition, size and impurity's position on the inter valence-conduction bands and intra conduction band optical absorption in GaN/(In,Ga)N/GaN hetero-structure. Based on the numerically finite element method (FEM), the impurity's related Schrödinger equation is solved for the finite potential barrier considering the dielectric constant and effective-mass mismatches between the well and its surrounding matrix. Our results show that the absorption is strongly governed by the dipole matrix element and initial and final implied states transition energies. For a fixed barrier width, the absorption spectra are found red-shifted (blue-shifted) with increasing the well width (In-concentration). It is also shown that the impurity's absorption phenomenon is more pronounced for the off-center case compared to the on-center one. We conclude that the proper control of these parameters is required to best understanding of the optical absorption for solar cell applications.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في هذه الورقة، نقوم نظريًا بالتحقيق في تأثيرات تكوين البئر الداخلي وحجمه وموضع الشوائب على نطاقات التوصيل بين التكافؤ والامتصاص البصري لنطاق التوصيل الداخلي في بنية GaN /( In,Ga)N/GaN غير المتجانسة. استنادًا إلى طريقة العنصر المحدود رقميًا (FEM)، يتم حل معادلة شرودنغر ذات الصلة بالشوائب لحاجز الجهد المحدود مع الأخذ في الاعتبار عدم تطابق ثابت العزل الكهربائي والكتلة الفعالة بين البئر والمصفوفة المحيطة به. تظهر نتائجنا أن الامتصاص محكوم بقوة بعنصر المصفوفة ثنائية القطب وطاقات انتقال الحالات الضمنية الأولية والنهائية. بالنسبة لعرض الحاجز الثابت، تم العثور على أطياف الامتصاص مزاحة باللون الأحمر (مزاحة باللون الأزرق) مع زيادة عرض البئر (في التركيز). ويظهر أيضًا أن ظاهرة امتصاص الشوائب أكثر وضوحًا بالنسبة للحالة خارج المركز مقارنة بالحالة في المركز. نستنتج أن التحكم المناسب في هذه المعلمات مطلوب لفهم أفضل للامتصاص البصري لتطبيقات الخلايا الشمسية.Translated Description (French)
Dans cet article, nous étudions théoriquement les impacts de la composition, de la taille et de la position des impuretés des puits internes sur les bandes de conduction inter-valence et l'absorption optique de la bande de conduction intra dans l'hétérostructure GaN/(In,Ga)N/GaN. Sur la base de la méthode des éléments finis numériques (FEM), l'équation de Schrödinger liée à l'impureté est résolue pour la barrière de potentiel finie compte tenu de la constante diélectrique et des mésappariements de masse effective entre le puits et sa matrice environnante. Nos résultats montrent que l'absorption est fortement régie par l'élément matriciel dipolaire et les énergies de transition des états implicites initiaux et finaux. Pour une largeur de barrière fixe, les spectres d'absorption sont décalés vers le rouge (décalés vers le bleu) avec l'augmentation de la largeur du puits (In-concentration). Il est également montré que le phénomène d'absorption de l'impureté est plus prononcé pour le cas excentré par rapport au cas centré. Nous concluons qu'un contrôle approprié de ces paramètres est nécessaire pour mieux comprendre l'absorption optique pour les applications de cellules solaires.Translated Description (Spanish)
En este artículo, investigamos teóricamente los impactos de la composición interna del pozo, el tamaño y la posición de las impurezas en las bandas de intervalencia-conducción y la absorción óptica de la banda de intraconducción en la heteroestructura GaN/(In,Ga)N/GaN. Con base en el método de elementos numéricamente finitos (FEM), la ecuación de Schrödinger relacionada con la impureza se resuelve para la barrera de potencial finito considerando la constante dieléctrica y los desajustes de masa efectiva entre el pozo y su matriz circundante. Nuestros resultados muestran que la absorción está fuertemente gobernada por el elemento de matriz dipolar y las energías de transición de los estados implícitos inicial y final. Para un ancho de barrera fijo, los espectros de absorción se encuentran desplazados al rojo (azul) con el aumento del ancho del pozo (In-concentración). También se muestra que el fenómeno de absorción de impurezas es más pronunciado para el caso descentrado en comparación con el centrado. Concluimos que se requiere el control adecuado de estos parámetros para comprender mejor la absorción óptica para aplicaciones de células solares.Files
matecconf_icome2019_01017.pdf.pdf
Files
(24 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
|
24 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الامتصاص المرتبط بالشوائب بين النطاقات وداخلها في (In،Ga)N/GaN QW تحت تأثيرات التركيب والحجم والشوائب
- Translated title (French)
- Absorption inter et intra-bande liée aux impuretés dans (In,Ga)N/GaN QW sous les effets de composition, de taille et d'impuretés
- Translated title (Spanish)
- Absorción inter e intrabanda relacionada con impurezas en (In,Ga)N/GaN QW bajo efectos de composición, tamaño e impurezas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3106607105
- DOI
- 10.1051/matecconf/202033001017
References
- https://openalex.org/W1588354251
- https://openalex.org/W1780908631
- https://openalex.org/W1967116412
- https://openalex.org/W1969407115
- https://openalex.org/W1977613246
- https://openalex.org/W1978984704
- https://openalex.org/W1988553546
- https://openalex.org/W1991015633
- https://openalex.org/W2002864224
- https://openalex.org/W2012410928
- https://openalex.org/W2020308566
- https://openalex.org/W2020770298
- https://openalex.org/W2035515072
- https://openalex.org/W2039723516
- https://openalex.org/W2063320802
- https://openalex.org/W2075249004
- https://openalex.org/W2075323075
- https://openalex.org/W2086113788
- https://openalex.org/W2086512688
- https://openalex.org/W2124646950
- https://openalex.org/W2162774859
- https://openalex.org/W2171001723
- https://openalex.org/W2605634820
- https://openalex.org/W2762882435
- https://openalex.org/W2802778022
- https://openalex.org/W2943945821
- https://openalex.org/W3104474885