DISPOSITIVO PINIP - CARACTERISTICA IV / RESPOSTA ESPECTRAL

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AFORS-HET, Silício Amorfo Hidrogenado (a-Si:H), dispositivo PIN a-Si:H, dispositivo PINIP,DOS

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DISPOSITIVO PINIP - CARACTERISTICA IV / RESPOSTA ESPECTRAL

  1. 1. Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Discente Daniel Ferreira ODS- MEET Lisboa, 16 de Julho de 2014
  2. 2. Índice INTRODUÇÃO RESUMO CARACTERÍSTICA I-V EFICIÊNCIA ESPECTRAL CONCLUSÕES BIBLIOGRAFIA 2ODS
  3. 3. 3
  4. 4. INTRODUÇÃO(1/4)  O AFORS-HET é um software Open Source que permite uma simulação numérica de vários parâmetros de células solares e de dispositivos constituídos por materiais optoelectrónicos  Modelização e simulação 1D de uma estrutura constituída por vários layers semicondutores e interfaces  Variações de parâmetros arbitrários (simulações de variáveis externas que afectam o funcionamento do dispositivo) e variações do(s) parâmetro(s) em estudo 4  Diagramas de banda, estudo IV, recombinação, mudanças de fase, resposta espectral, etc.  Modelização e simulação 1D de uma estrutura constituída por vários layers semicondutores e interfaces
  5. 5. INTRODUÇÃO–CONCEITODOS(2/4)  Uma Banda simples possui N – estados – Apenas uma fracção deles está ocupada  Pergunta: Quantos estados estão ocupados até E? Ou quantos estados por unidade de energia? (DOS)  A DOS de uma estrutura caracteriza o número de estados por intervalo de energia por cada nível que podem ser ocupados por electrões; 5
  6. 6. INTRODUÇÃO–CONCEITODOS(3/4) 6
  7. 7. INTRODUÇÃO–PIN/PINIP(4/4)  Os dispositivos são PINIP são baseados nos dispositivos PIN.  Os PINIP obtém a sua designação através da camada I (região intrínseca situada entre a camada P e a camada N  O PINIP pode ser representado como um díodo, que depende to bias (tensão) aplicada para que conduza.  O a-SI:H (silício amorfo hidrogenado) é mais indicado para aplicações de detecção de cores em virtude da sua eficiência de absorção nomeadamente na zona visível do espectro 7
  8. 8. 8
  9. 9. Consideraçõesiniciais  Estudo assentou em três cores no espectro do visível;Vermelho, Verde e Azul (RGB – Red. Green & Blue) 9 COR λ Escolhido[nm] Intervalo de λ [nm] Azul 455 450-490 Verde 555 490-560 Vermelho 655 635-700  Estrutura do dispositivo por camadas
  10. 10. 10
  11. 11.  Foi considerada iluminação monocromática com uma densidade de fluxo de fotões de 2,8E+17 1/cm2 s e uma range de tensão entre -1 e 1V  Cada cor representa o comprimento de onda em estudo  Cor azul e vermelha distinguem- se bem 11 CaracterísticaI-V(1/4) COR λ Escolhido[nm] Intervalo de λ [nm] Azul 455 450-490 Verde 555 490-560 Vermelho 655 635-700
  12. 12.  O próximo teste foi alterar o fluxo de fotões para 2,8E+20 1/cm2 s 12 CaracterísticaI-V(2/4)
  13. 13.  Característica IV para PINIP, fluxo fotões de 2,8E+15 1/cm2 s 13 CaracterísticaI-V(3/4)
  14. 14. CaracterísticaI-V(4/4)  Após várias tentativas… 14
  15. 15. 15
  16. 16. RespostaEspectral  Para uma melhor visualização da resposta aumentou-se a gama de comprimentos de onda, “alargando-a” do visível para uma gama que compreende comprimentos de onda entre os 200nm e os 700nm  Em termos das cores em estudo, esta gama é mais próxima do Azul e doVerde, sendo a cor Vermelha a cor que este dispositivo tem mais dificuldades em identificar 16
  17. 17. 17
  18. 18. Conclusões(1/2)  O AFORS-HET possui algumas limitações. Por exemplo, na simulação dos três comprimentos de onda para as cores pretendidas, não podemos utilizar três comprimentos de onda com valores que não sejam proporcionais entre si senão dá um erro  Uma vantagem da simulação 1D, foi a verificação que a luz atravessa as várias camadas sendo fundamental que o valor do hiato energético (Eg) das camadas seja feito do maior para o menor  Em relação à resposta espectral, podemos concluir que estudos e experiências relativos à melhoria dos resultados dos comprimentos de onda do Vermelho podem ser realizados com materiais/espessuras tornando este dispositivo mais selectivo e robusto  A DOS, com os seus parâmetros Cb_Tail – aceitadores,VbTail – receptores permitiu a correcção do parâmetro chi num layer da estrutura 18
  19. 19. Conclusões(2/2)  Em relação ao dispositivo PINIP, para detecção de cores,  ESTRUTURA DO DISPOSITIVO  ESPESSURA DAS CAMADAS  INTENSIDADE DE FLUXO DE FOTÕES 19
  20. 20. 20
  21. 21. Bibliografiaesitesinteressantes 21 [1] Silício amorfo: http://wikienergia.com/~edp/index.php?title= Sil%C3%ADcio_amorfo [Acedido a 13 de Julho de 2014]. [2] Silício amorfo http://www.cgomes.uac.pt/TE/Estagio/0405/W bQs/wqRG/Carac/nautilus/Silicio/S%EDlicio%2 0P%E1gina%20Principal_ficheiros/e01400.ht m [Acedido a 13 de Julho de 2014]. [3] P. Louro,Y.Vygranenko, J. Martins, M. Fernandes, M.Vieira, Colour sensitive devices based on double p-i-n-i-p stacked photodiodes, 2007. [4] P. Louro, Y. Vygranenko, J. Martins, M. Fernandes, M. Vieira, Alessandro Fantoni,Image and color recognition using amorphous silicon p–i–n photodiodes [5] DOS: http://ecee.colorado.edu/~bart/book/welcome.htm [Acedido a 13-07-2014] [6] DOS: Calculation of the density of states in 1, 2 and 3 dimensions http://ecee.colorado.edu/~bart/book/book/chapter2 /pdf/ch2_4_2.pdf [Acedido a 13-07-2014]
  22. 22. Daniel Ferreira – 35919@alunos.isel.pt Obrigado pela atenção!

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