热载子量子阱结构中的量子尺度依赖光电现象解析

超越单结结构太阳能电池理论极限的功率转换效率是热载子太阳能电池发展的关键目标。最近的研究表明，量子阱 (QW) 可通过约束充电载子在势阱中的位置以及优化材料属性有效生成热载子。本文研究了量子约束对 p-i-n InGaAs/InAlAs 异结面二极管中光生热载子热力学性质的影响，采用 QW 厚度为 4 nm、5.5 nm 和 7.5 nm。这些纳米结构的光学特性在不同晶格温度下显示出显著的热载子效应，尤其在较低温度下效果更为显著。实验结果表明，最宽的 QW 具有更强的热载子效应，优于较薄的 QW。此外，样品的开路电压与量子约束程度呈相关性，与热载子准费米能级分裂的趋势一致。然而，记录的数值超过了量子结构的带隙，表明此行为可能受到阱层的影响。此外，样品的短路电流对激发功率有强烈依赖，但对量子约束程度不敏感。这表明大部分光电流由阱层中的光生载子产生，QW 中光生载子贡献可忽略不计。这一研究为量子约束对非平衡热载子在 QW 结构光电性能的作用提供了见解。