The properties of quantum well carrier escape were studied by varying barrier thicknesses in InGaN/GaN multi-quantum well solar cell devices. The dependence of the photocurrent on applied bias and temperature exhibited properties indicative of the quantum well carrier escape mechanisms of thermionic emission and tunneling, with tunneling dominating for thin barriers and high fields. Simulations using a self-consistent drift-diffusion and Schrödinger solver with analytical formulas extracted carrier escape lifetimes. By employing sufficiently thin barriers, it was found that escape lifetimes can be made small compared to recombination lifetimes, leading to high internal quantum efficiency.
REFERENCES
1.
S. P.
Bremner
, M. Y.
Levy
, and C. B.
Honsberg
, Prog. Photovoltaics
16
, 225
(2008
).2.
N. G.
Toledo
, D. J.
Friedman
, R. M.
Farrell
, E. E.
Perl
, C.-T.
Lin
, J. E.
Bowers
, J. S.
Speck
, and U. K.
Mishra
, J. Appl. Phys.
111
, 054503
(2012
).3.
N. G.
Toledo
and U. K.
Mishra
, J. Appl. Phys.
111
, 114505
(2012
).4.
R.
Dahal
, B.
Pantha
, J.
Li
, J. Y.
Lin
, and H. X.
Jiang
, Appl. Phys. Lett.
94
, 063505
(2009
).5.
R. M.
Farrell
, C. J.
Neufeld
, S. C.
Cruz
, J. R.
Lang
, M.
Iza
, S.
Keller
, S.
Nakamura
, S. P.
DenBaars
, U. K.
Mishra
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
98
, 201107
(2011
).6.
C. J.
Neufeld
, N. G.
Toledo
, S. C.
Cruz
, M.
Iza
, S. P.
DenBaars
, and U. K.
Mishra
, Appl. Phys. Lett.
93
, 143502
(2008
).7.
X.
Chen
, K. D.
Matthews
, D.
Hao
, W. J.
Schaff
, and L. F.
Eastman
, Phys. Status Solidi A
205
, 1103
(2008
).8.
Z. Q.
Li
, M.
Lestradet
, Y. G.
Xiao
, and S.
Li
, Phys. Status Solidi A
208
(4
), 928
(2011
).9.
J. J.
Wierer
, Jr., A. J.
Fischer
, and D. D.
Koleske
, Appl. Phys. Lett.
96
, 051107
(2010
).10.
C. J.
Neufeld
, S. C.
Cruz
, R. M.
Farrell
, M.
Iza
, J. R.
Lang
, S.
Keller
, S.
Nakamura
, S. P.
DenBaars
, J. S.
Speck
, and U. K.
Mishra
, Appl. Phys. Lett.
98
, 243507
(2011
).11.
J. J.
Wierer
, Jr., D. D.
Koleske
, and S. R.
Lee
, Appl. Phys. Lett.
100
, 111119
(2012
).12.
D. A. B.
Miller
, D. S.
Chemla
, T. C.
Damen
, A. C.
Gossard
, W.
Wiegmann
, T. H.
Wood
, and C. A.
Burrus
, Phys. Rev. Lett.
53
, 2173
(1984
).13.
C. A.
Hurni
, O.
Bierwagon
, J. R.
Lang
, B. M.
McSkimming
, C. S.
Gallinat
, E. C.
Young
, D. A.
Browne
, U. K.
Mishra
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
97
, 222113
(2010
).14.
A.
Dussaigne
, B.
Damilano
, J.
Brault
, J.
Massies
, E.
Feltin
, and N.
Grandjean
, J. Appl. Phys.
103
, 013110
(2008
).15.
J. R.
Lang
and J. S.
Speck
, J. Cryst. Growth
346
, 50
(2012
).16.
J. R.
Lang
, C. J.
Neufeld
, C. A.
Hurni
, S. C.
Cruz
, E.
Matioli
, U. K.
Mishra
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
98
, 131115
(2011
).17.
H.-C.
Wang
, S.-C.
Lin
, Y.-C.
Lu
, Y.-C.
Cheng
, C. C.
Yang
, and K.-J.
Ma
, Appl. Phys. Lett.
85
, 1371
(2004
).18.
H.
Ye
, G. W.
Wicks
, and P. M.
Fauchet
, Appl. Phys. Lett.
74
, 711
(1999
).19.
V. F.
Mymrin
, K. A.
Bulashevich
, N. I.
Podolskaya
, I. A.
Zhmakin
, S.
Yu. Karpov
, and Yu. N.
Makarov
, Phys. Status Solidi C
2
, 2928
(2005
).20.
C. G.
Van de Walle
and J.
Neugebauer
, J. Appl. Phys.
95
, 3851
(2004
).21.
A. E.
Romanov
, T. J.
Baker
, S.
Nakamura
, and J. S.
Speck
, J. Appl. Phys.
100
, 023522
(2006
).22.
A. M.
Fox
, D. A. B.
Miller
, G.
Livescu
, J. E.
Cunningham
, and W. Y.
Jan
, IEEE J. Quantum Electron.
27
, 2281
(1991
).23.
S. M.
Sze
and K. K.
Ng
, Physics of Semiconductor Devices
, 3rd ed. (Wiley
, New York
, 2007
).24.
H.
Schneider
and K.
v. Klitzing
, Phys. Rev. B
38
, 6160
(1988
).25.
Y.-R.
Wu
, M.
Singh
, and J.
Singh
, J. Appl. Phys.
94
, 5826
(2003
).26.
A.
Larsson
, P. A.
Andrekson
, S. T.
Eng
, and A.
Yariv
, IEEE J. Quantum Electron.
24
, 787
(1988
).27.
M.
Singh
and J.
Singh
, J. Appl. Phys.
91
, 2989
(2002
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.