Text

Photon Absorption Models in Nanostructured Semiconductor Solar Cells and Devices

---

Buku ini dirancang khusus untuk fisikawan dan insinyur perangkat optoelektronik yang tertarik untuk memasukkan perhitungan kuantum ke dalam proses pemodelan dan pengembangan mereka. Meskipun para profesional ini memiliki pemahaman yang kuat tentang dasar-dasar mekanika kuantum dan relevansinya dengan bidang mereka, keterbatasan waktu sering kali membatasi keterlibatan mereka pada perhitungan dasar. Biasanya, fisikawan dan insinyur perangkat fokus pada pembangkitan dan rekombinasi pasangan lubang elektron dan transpornya, namun mereka sering menggunakan mekanisme ini secara fenomenologis tanpa mencoba memodelkan proses fisik yang mendasarinya. Demikian pula, spektrum energi semikonduktor yang digunakan sering kali diperlakukan sebagai properti material tanpa mempertimbangkan potensi tekniknya. Namun, dengan munculnya nanoteknologi, spektrum energi dan sifat penyerapan bahan kini dapat direkayasa, sehingga faktor-faktor ini perlu dimasukkan dalam pemodelan perangkat. Titik kuantum (QDs) dan sumur kuantum (QWs) dalam semikonduktor memiliki kisaran ukuran 2-20 nm, yang secara signifikan lebih besar daripada sel unit atom yang biasanya berukuran 0,5-0,6 nm. Menerapkan teknik mekanika kuantum standar pada struktur nano ini akan memerlukan sel kalkulasi dengan 10.000 atom atau lebih, yang tidak mungkin dilakukan bahkan dengan komputer berperforma tinggi. Untuk mengatasi tantangan ini, buku ini mengusulkan penggunaan teknik k•p yang dirancang khusus untuk struktur nano. Dengan memisahkan masalah menjadi bagian mesoskopik dan mikroskopis, kompleksitas penghitungan berkurang secara signifikan, sehingga lebih mudah ditangani baik dari segi komputasi maupun analisis. Buku ini terutama berfokus pada persamaan massa efektif Schrödinger, yang merupakan alat matematika yang umum digunakan oleh fisikawan perangkat karena kesederhanaan dan konten intuitifnya. Dasar-dasar dan penerapan persamaan ini, khususnya yang berkaitan dengan titik dan sumur kuantum, dijelaskan secara menyeluruh. Buku ini dimulai dengan menerapkan metode ini pada titik kuantum sederhana dengan potensial persegi dan geometri paralelepiped, yang menghasilkan serangkaian konsekuensi yang dipelajari secara mendetail. Contoh ini berfungsi sebagai komponen penting untuk memahami situasi yang lebih kompleks yang memerlukan beberapa persamaan massa. Kajian dalam buku ini berpusat pada bahan zincblende, yang banyak digunakan dalam sel surya dengan efisiensi tertinggi dan dioda LED yang tersedia saat ini. Bahan-bahan ini mengkristal dalam kelompok simetri Td, memberikan sifat umum tertentu pada masing-masing Hamiltonian yang banyak digunakan dalam buku ini. K•p Hamiltonian baru, yang disebut sebagai Empiric k•p Hamiltonian (EKPH), diusulkan dan dikembangkan dalam buku ini. EKPH menggunakan empat pita: pita konduksi (cb) dan tiga sub-pita valensi: sub-pita lubang berat (hh), lubang ringan (lh), dan sub-pita belah (jadi). Dengan menggunakan EKPH, spektrum energi penuh yang diperkenalkan oleh struktur nano kuantum dapat diperoleh dalam hitungan detik menggunakan laptop. Perhitungan koefisien penyerapan foton, yang melibatkan lebih dari seribu transisi, dapat diperoleh dalam waktu sekitar 1,5 jam. EKPH terutama diterapkan pada sel surya kuantum dot dan sumur kuantum dalam buku ini. Validasinya didasarkan pada kesesuaian yang masuk akal antara hasil yang dihasilkan dan pengukuran yang diperoleh dari perangkat nyata. Selain itu, kesepakatan yang masuk akal juga telah dicapai untuk penyerapan foton pita-ke-pita GaAs. Keakuratan model yang cepat dan sederhana ini cukup untuk banyak aplikasi dalam rekayasa perangkat. Sebagai perbandingan, Luttinger-Kohn Hamiltonian delapan pita yang umum digunakan, dimodifikasi oleh Pikus dan Bir untuk menggabungkan strain yang diinduksi oleh struktur nano, juga disajikan dalam buku ini. LKPB Hamiltonian ini diterapkan menggunakan medan regangan sederhana untuk memberikan offset pita konstan yang digunakan di seluruh buku. Namun waktu perhitungan efisiensi kuantum perangkat quantum dot menggunakan metode ini kurang lebih 170 jam, dan hasilnya kurang akurat dibandingkan data eksperimen jika dibandingkan dengan EKPH. Penting untuk dicatat bahwa LKPB Hamiltonian jauh lebih akurat ketika menggunakan bidang regangan yang tepat, dan waktu perhitungan mungkin lebih singkat jika menggunakan teknik yang lebih cepat. Secara keseluruhan, penulis percaya bahwa EKPH Hamiltonian berfungsi sebagai alat yang lebih berguna untuk pengembangan perangkat optoelektronik yang lebih baik dibandingkan dengan LKPB Hamilton.

---

Availability

No copy data

Detail Information

Series Title

Briefs in Applied Sciences and Technology (BRIEFSAPPLSCIENCES)

Call Number

535.326 LUQ p

Publisher

Madrid, Spain : Springer International Publishing., 2015

Collation

-

Language

English

ISBN/ISSN

978-3-319-14538-9

Classification

535.326

Content Type

text

Media Type

computer

Carrier Type

online resource

Edition

-

Subject(s)

Penyerapan Cahaya

Specific Detail Info

-

Statement of Responsibility

Antonio Luque, Alexander Virgil Mellor

Other Information

Cataloger

Erwin

Source

https://link.springer.com/10.1007/978-3-319-14538-9

Validator

-

Digital Object Identifier (DOI)

-

Journal Volume

-

Journal Issue

-

Subtitle

-

Parallel Title

-

Other version/related

File Attachment

Comments

---

You must be logged in to post a comment