Електричні властивості плівкових матеріалів на основінітриду для фотоелектричних перетворювачів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorСвєчніков, Георгій Сергійович
dc.contributor.authorЗаяц, Неля Володимирівна
dc.date.accessioned2022-09-01T12:46:10Z
dc.date.available2022-09-01T12:46:10Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractenThe big problem nowadays is that mineral reserves are depleted and the natural environment is deteriorating, while the terawatts of energy needs are growing rapidly. This encourages researchers to the intensive study of photovoltaic converters with good efficiency, non-toxicity, and earth-abundant materials that are easily recyclable and can be synthesized through a scalable process. Therefore, tracking new photovoltaic converters is one of the most important tasks in modern electronics. Connection of work with scientific programs, plans, and topics. The Master's dissertation was performed following the planned topics of research work of the Micro- and nanoelectronics Department of “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” in collaboration with Lorraine University, Nancy, France. This work aims to analyze the choice of nitrides as promising elements for photo converters, determine the main electrical characteristics of synthesized semiconductor films Zn-IV-N and Mg-IV-N with different concentrations of elements, and study the economic benefits of using the proposed materials. The subject of research – thin-film materials based on nitrides for photovoltaic converters. The obtained results showed that the studied samples have semiconductor properties, their conductivity increases with heating, and the resistance decreases at a certain percentage of elements. This indicates the viability of these materials for solar use. The thesis is demonstrated across 109 pages, containing expanded abstract in Ukrainian, 6 sections, 64 illustrations, 18 tables, and 35 sources in the list of references, as well as 2 appendices. The first section presents brief theoretical information about semiconductors and photo converters. The second section analyzes various semiconductor materials and the relevance of their use, taking into account not only electrical characteristics but also economic and environmental aspects. Granta software was used for this study. Section 3 describes the manufacturing process of thin-film semiconductors by physical vapor deposition, comparing different chemical methods. The following section 4 analyzes the electrical properties of the fabricated samples using scanning electron microscopy, determining the concentration of elements in the samples, and showing the influence of grain size on the ability to conduct current is shown. Section 5 describes the application of the four-point-probe method and the Hall effect. The measured characteristics of the samples as a function of temperature showed the properties of semiconductors, and the results of the measurements by the Hall effect gave information about the type of conductivity. The results were compared, and the best ratios of element concentration were determined. The last section 6 is devoted to industry development prospects and economic calculations, including a description of a startup project.uk
dc.description.abstractukМетою даної роботи є аналіз вибору нітридів як перспективних елементів для фотоперетворювачів, визначення основних електричних характеристик синтезованих напівпровідникових плівок Zn-IV-N та Mg-IV-N з різною концентрацією елементів та вивчення економічної вигоди використання запропонованих матеріалів. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Магістерська дисертація виконана відповідно до запланованих тем науково-дослідної роботи кафедри мікро- та наноелектроніки «Київського політехнічного інституту імені Ігоря Сікорського» у співпраці з Університетом Лотарингії, Нансі, Франція. Предмет дослідження – тонкоплівкові матеріали на основі нітридів для фотоелектричних перетворювачів. Актуальність теми дослідження. Дестабілізація світового клімату, зумовлена парниковими газами, може прискорити глобальне потепління та екстремальні погодні явища, посилити дефіцит води та продовольств, пошкодити прибережне майно, сприяти поширенню інфекційних хвороб та спричинити масову міграцію. У той час як корисні копалини вичерпуються, а природне середовище погіршується, потреби в енергії зростають до тетраватного масштабу [1]. Це спонукає до інтенсивних досліджень фотоелектричних перетворювачів з хорошим коефіцієнтом корисної дії, нетоксичністю та поширеністю елементів, які легко переробляються та можуть бути синтезованими за допомогою масштабованого процесу. Тому відстеження нових фотоелектричних перетворювачів є одним із найважливіших завдань в сучасній електроніці. Так, кремній все ще залишається важливим напівпровідниковим матеріалом для багатьох застосувань електроніки, але його невисокий коефіцієнт поглинання та непряма заборонена зона знижують його конкурентоспроможність. Ці недоліки спонукали до розробки напівпровідників на основі галію та індію. Однак цих двохметалів не надто багато, і їх майбутнє постачання непевне [2]. Тому необхідно розглядати альтернативні напівпровідники на основі інших металів. В даний час за цією тематикою ведуться роботи в ряді багатьох провідних університетів та компаній. Розробляється багато нових класів поглинальних матеріалів, кожен із яких має потенційні переваги для сонячної енергетики. За прогнозами, багато нетоксичних та поширених матеріалів мають хороші фотоелектричні властивості, але все ще залишаються недостатньо дослідженими [3]. Деякими з таких матеріалів є нітриди, а саме сплави ZnSnN2 та MgSnN2. Запас цих напівпровідників досить великий, а пряма заборонена зона розміром 1,0-2,1 еВ, що включає весь видимий спектр, вказує на хороші фотоелектричні властивості [4]. Поки в літературі мало повідомлень про успішне нарощення нітридних плівкових напівпровідників з хорошими електричними характеристиками, особливо це стосується магнію. З'єднання Zn-IV-N2 (де IV - Ge, Sn) мають електронні та оптичні властивості, подібні до InGaN, як, наприклад, прямі заборонені зони та високі коефіцієнти оптичного поглинання [4]. Проте, на відміну від індію, цинк та магній є дешевшими та переробляються у великій кількості, що забезпечує економічні та екологічні переваги. Тому важливим завданням є дослідити їх електричні властивості при різній концентрації елементів та різних залежностях.uk
dc.format.page112 с.uk
dc.identifier.citationЗаяц, Н. В. Електричні властивості плівкових матеріалів на основінітриду для фотоелектричних перетворювачів : магістерська дис. : 153 Мікро- та наносистемна техніка / Заяц Неля Володимирівна. – Київ, 2021. – 112 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/49739
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectфотоперетворювачuk
dc.subjectсонячна панельuk
dc.subjectтонкоплівкова панельuk
dc.subjectпровідністьuk
dc.subjectпитомий опірuk
dc.subjectелектронна мікроскопіяuk
dc.subjectphoto converteruk
dc.subjectsolar celluk
dc.subjectthin-film paneluk
dc.subjectconductivityuk
dc.subjectresistivityuk
dc.subjectelectron microscopyuk
dc.titleЕлектричні властивості плівкових матеріалів на основінітриду для фотоелектричних перетворювачівuk
dc.title.alternativeElectrical properties of nitride-based thin film materials for photovoltaic convertersuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Zayats_magistr.pdf
Розмір:
5.33 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (МЕ)
Магістерські роботи