Direct heteroepitaxy of III-Vs on silicon (Si) has always been a challenge and there are various strategies to integrate these materials. This thesis deals with one such strategy known as Epitaxial lateral overgrowth (ELOG) which is extensively supported by experiments. For an application such as a multijunction solar cell, with silicon as a bottom cell, the highest efficiency can be achieved with a top cell having a bandgap of 1.7 eV and hence GaAsP as a material suits the profile. The ELOG GaAsP and GaAs samples were grown using the epitaxial growth technique known as hydride vapor phase epitaxy (HVPE). With its near equilibrium operation capacity, high quality layers were grown. To specifically focus on the crystal defects and dislocations of the atoms, GaAsP was grown on GaAs substrate. Samples with varying growth parameters are investigated using several characterization techniques such as scanning electron microscopy (SEM), Photoluminescence (PL) spectroscopy and Raman spectroscopy. Composition variations (group V elemental incorporation in GaAsP) and crystalline quality are the two major factors that are analyzed. Additionally, ELOG GaAs samples grown on GaAs substrate using HVPE are studied as a reference to observe any strain effects due to the ELOG profile and compare with the GaAsP samples. The ideal goal of this thesis is to optimize the crystalline quality of the ELOG GaAsP samples and to verify that GaAsP grown using ELOG technique has a better crystallinity than the planar growth (direct epitaxy of GaAsP on GaAs substrate) using two major optical characterization tools - PL and Raman spectroscopy. This work is a step towards the development of high efficiency multi-junction solar cells with GaAsP and Si as the respective top and bottom cells. / Direkt heteroepitaxi av III-V på kisel (Si) har alltid varit en utmaning och det finns olika strategier för att integrera dessa material. Den här avhandlingen behandlar en sådan strategi som kallas Epitaxial lateral overgrowth (ELOG) som stöds externt av experiment. För en applikation som en multi junction solcell, med kisel som bottencell, kan den högsta effektiviteten uppnås med en toppcell med ett bandgap på 1,7 eV och därmed GaAsP som ett material som passar profilen. ELOG GaAsP- och GaAs-proverna odlades med användning av den epitaxiella tillväxttekniken känd som hydriddampfasepitaxi (HVPE). Med dess nära kapacitet för jämviktsdrift odlades lager av hög kvalitet. För att specifikt fokusera på kristalldefekter och dislokationer av atomerna odlades GaAsP på GaAs substrat. Prover med varierande tillväxtparametrar undersöks med användning av flera karakteriseringstekniker såsom skanningselektronmikroskopi (SEM), Photoluminescence (PL) -spektroskopi och Raman-spektroskopi. Kompositionvariationer (grupp V elemental inkorporering i GaAsP) och kristallin kvalitet är de två huvudfaktorerna som analyseras. Dessutom studeras ELOG GaA-prover odlade på GaAs-substrat med användning av HVPE som en referens för att observera eventuella belastningseffekter på grund av ELOG-profilen och jämföra med GaAsP-proverna. Det ideala målet med denna avhandling är att optimera den kristallina kvaliteten på ELOG GaAsP-proverna och att verifiera att GaAsP som odlas med ELOG-teknik har en bättre kristallinitet än den plana tillväxten (direkt epitaxi av GaAsP på GaAs underlag) med två huvudsakliga optiska karaktäriseringar verktyg - PL- och Raman-spektroskopi. Detta arbete är ett steg mot utvecklingen av högeffektiva multi junction solceller med GaAsP och Si som respektive topp- och bottenceller.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-284691 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Srinivasan, Lakshman |
| Publisher | KTH, Tillämpad fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2020:284 |
Page generated in 0.1144 seconds