Procesos de implantación iónica para semiconductores de banda intermedia

Abstract

Los semiconductores de banda intermedia tienen el potencial de incrementar la eficiencia máxima de los dispositivos fotovoltaicos en la Tercera Generación de Células Solares mediante la absorción de fotones de energía menor a la del bandgap. Una de las opciones para fabricar este tipo de semiconductores es la introducción de impurezas con niveles profundos en concentraciones por encima del límite de Mott. Para ello, la técnica de implantación iónica es una herramienta fundamental, ya que permite introducir prácticamente cualquier elemento en la concentración requerida. Para reparar la red dañada en la implantación es necesario un recocido posterior. La técnica de recocido con laser pulsado permite no solo reparar la red, sino obtener un material sobresaturado con una concentración de impurezas por encima del límite de solubilidad sólida. En la primera parte de esta tesis doctoral se analizan las propiedades estructurales y eléctricas del Si implantado con Ti en altas dosis y recocido con laser pulsado. Tras el análisis se modelan las propiedades de transporte eléctrico a partir de la teoría del banda intermedia. Se concluye que el material resultante tiene unas características adecuadas para fabricar células solares de banda intermedia. En la segunda parte se estudian las propiedades del GaP implantado con Ti en altas dosis, demostrando que bajo condiciones normales el recocido con laser pulsado no es capaz de obtener una lámina superficial cristalina de calidad. Además, se estudian las propiedades ópticas y eléctricas del GaNxAs1-x obtenido mediante crecimiento epitaxial, desarrollando un modelo para estimar la movilidad en función de la temperatura, la concentración de portadores y la concentración de N.