Instituto Superior de

Engenharia de Lisboa

Discente

Daniel Ferreira

ODS- MEET

Lisboa, 16 de Julho de 2014

Índice INTRODUÇÃO

RESUMO

CARACTERÍSTICA I-V

EFICIÊNCIA ESPECTRAL

CONCLUSÕES

BIBLIOGRAFIA

2ODS

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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

INTRODUÇÃO –CONCEITO DOS (2/4)

Uma Banda simples possui N –estados – Apenas uma fracçãodeles 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;

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INTRODUÇÃO –CONCEITO DOS (3/4)

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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

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Considerações iniciais

Estudo assentou em três cores no espectro do visível; Vermelho, Verde e Azul (RGB – Red. Green & Blue)

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COR λ Escolhido[nm]Intervalo de λ

[nm]

Azul 455 450-490

Verde555 490-560

Vermelho655 635-700

Estrutura do dispositivo por camadas

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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

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Característica I-V (1/4)

COR λ Escolhido[nm]Intervalo de λ

[nm]

Azul 455 450-490

Verde555 490-560

Vermelho655 635-700

O próximo teste foi alterar o fluxo de fotões para 2,8E+20 1/cm2 s

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Característica I-V (2/4)

Característica IV para PINIP, fluxo fotões de 2,8E+15 1/cm2 s

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Característica I-V (3/4)

Característica I-V (4/4)

Após várias tentativas…

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Resposta Espectral

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 do Verde, sendo a cor Vermelha a cor que este dispositivo tem mais dificuldades em identificar

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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, Vb Tail –receptores permitiu a correcçãodo parâmetro chi num layer da estrutura

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Conclusões (2/2)

Em relação ao dispositivo PINIP, para detecção de cores,

ESTRUTURA DO DISPOSITIVO

ESPESSURA DAS CAMADAS

INTENSIDADE DE FLUXO DE FOTÕES

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Bibliografia e sites interessantes

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[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/WbQs/wqRG/Carac/nautilus/Silicio/S%EDlicio%20P%E1gina%20Principal_ficheiros/e01400.htm [Acedido a 13 de Julho de 2014].

[3] P. Louro, Y. Vygranenko, J. Martins, M. Fernandes, M. Vieira, Colour sensitive devicesbased 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 colorrecognition using amorphous silicon p–i–nphotodiodes

[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]

Daniel Ferreira – 35919@alunos.isel.pt

Obrigado pela atenção!