1. Thickness limitation of band to band tunneling process in InGaAs/GaAsSb type-II tunnel junctions designed for multijunction solar cells
- Author
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Kevin Louarn, Inès Massiot, Alexandre Bounouh, François Piquemal, Nicolas Cavassilas, Yann Claveau, Ludovic Marigo-Lombart, Alexandre Arnoult, Chantal Fontaine, Guilhem Almuneau, Équipe Photonique (LAAS-PHOTO), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Laboratoire National de Métrologie et d'Essais [Trappes] (LNE ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Équipe Photonique ( LAAS-PHOTO ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ), Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence ( IM2NP ), Aix Marseille Université ( AMU ) -Université de Toulon ( UTLN ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique ( LAAS-TEAM ), Laboratoire National de Métrologie et d'Essais [Trappes] ( LNE ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), and Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
- Subjects
Materials science ,[ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials ,Energy Engineering and Power Technology ,02 engineering and technology ,Multijunction photovoltaic cell ,Computer Science::Computational Geometry ,Epitaxy ,7. Clean energy ,01 natural sciences ,[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials ,Condensed Matter::Materials Science ,Tunnel junction ,Condensed Matter::Superconductivity ,0103 physical sciences ,Materials Chemistry ,Electrochemistry ,Chemical Engineering (miscellaneous) ,Tunneling current ,Electrical and Electronic Engineering ,[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics ,Quantum tunnelling ,010302 applied physics ,Local density of states ,business.industry ,[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power ,Heterojunction ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Condensed Matter::Mesoscopic Systems and Quantum Hall Effect ,[SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic ,Optoelectronics ,[ SPI.NANO ] Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics ,[ SPI.OPTI ] Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic ,0210 nano-technology ,business ,Molecular beam epitaxy - Abstract
International audience; This article reports on the impact of the thickness and/or the composition on the performance of type-II n+ InGaAs/p+ GaAsSb tunnel junctions. The InGaAs/GaAsSb staggered band-offset heterojunction is expected to improve tunneling properties. Devices have been grown by molecular beam epitaxy with various thicknesses and/or Sb and In concentrations. For thin elastically strained type-II tunnel junctions, the electrical characteristics exhibit degraded transport performances compared to the reference p+ GaAs/n+ GaAs tunnel junction structures, while much better tunneling peak currents are achieved with strain-relaxed thick type-II tunnel junctions. Based on a theoretical analysis of the local density of states and the band-edges profiles of the type-II tunnel junctions, we propose a suitable design for type-II tunnel junctions with high tunneling current density toward their use in multi-junction solar cells.
- Published
- 2019