Xác định các thông số điện của thiết bị hợp chất ZnO/Si được tạo ra bằng cách phun RF magnetron

Springer Science and Business Media LLC - Tập 50 - Trang 1-11 - 2018
Sertan Kemal Akay1, Serhat Sarsıcı1, Hüseyin Kaan Kaplan1
1Department of Physics, Faculty of Sciences and Arts, Uludag University, Görükle, Bursa, Turkey

Tóm tắt

Trong nghiên cứu hiện tại, các thông số điện của thiết bị hợp chất ZnO/Si được chế tạo thông qua phương pháp phun RF magnetron đã được kiểm tra chi tiết và các kết quả được so sánh với tài liệu hiện có. Các phân tích cấu trúc và hình thái đã được thực hiện để hiểu và giải thích hành vi của thiết bị và kết quả của các nghiên cứu điện. Phân tích XRD xác nhận sự hình thành tinh thể của pha ZnO với sự định hướng (103) và (111), trong khi phân tích AFM cho thấy bề mặt phim đồng nhất và độ nhám trung bình khoảng 2 nm. Nồng độ hạt mang và loại dẫn điện của màng ZnO được định dạng bằng phép đo Hiệu ứng Hall là 5.56 × 1017 cm−3, loại n, tương ứng. Các phép đo dòng tối – điện thế và điện dung – điện thế đã được thực hiện để xác định các thông số điện của thiết bị. Từ phép đo dòng tối – điện thế, hệ số lý tưởng, chiều cao rào cản và điện trở nối tiếp được ước tính là n = 2.16, Φb = 0.71 eV và Rs = 92.5 Ω. Chiều cao rào cản cũng được xác định thông qua phép đo điện dung – điện thế thực hiện ở nhiệt độ phòng. Các kết quả đã được so sánh với các kết quả thu được từ các phương pháp sản xuất tương tự hoặc khác nhau. Phép đo dòng ánh sáng – điện thế cũng đã được thực hiện để xác định xem liệu thiết bị hợp chất được chế tạo có thuộc tính quang điện hay không.

Từ khóa

#ZnO/Si #hợp chất #RF magnetron sputtering #thông số điện #hiệu ứng Hall #điện dung #dòng tối #dòng ánh sáng

Tài liệu tham khảo

Agüero, N.M., Agarwal, V., Vidales, H.I.V., Alvarez, J.C., Sebastian, P.J.: A heterojunction based on macro-porous silicon and zinc oxide for solar cell application. J. New Mater. Electrochem. Syst. 18, 225–230 (2015) Bedia, A., Bedia, F.Z., Benyoucef, B., Hamzaoui, S.: Electrical characteristics of Ultraviolet photodetector based on ZnO nanostructures. Phys. Proc. 55, 53–60 (2014) Bu, I.Y.Y., Hu, T.H.: P-type ZnO films deposited by DC reactive magnetron sputtering using codoping process. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28, 2852–2858 (2017) Chaabouni, F., Abaab, M., Rezig, B.: Characterization of n-ZnO/p-Si films grown by magnetron sputtering. Superlattices Microstruct. 39, 171–178 (2006) Cheung, S.K., Cheung, N.W.: Extraction of Schottky diode parameters from forward current–voltage characteristics. Appl. Phys. Lett. 49, 85–87 (1986) Coathup, D., Li, Z., Zhu, X., Ye, H.: The growth of non-c-axis-oriented ferroelectric BLT thin films on silicon using ZnO buffer layer. Mater. Lett. 206, 117–120 (2017) Cullity, B.D.: Elements of X-ray diffraction, p. 149. Addison-Wesley, Reading (1978) Hardan, N.H.A., Hamid, M.A.A., Ahmed, N.M., Shamsudin, R., Othman, N.K.: Ag/ZnO/p-Si/Ag heterojunction and their optoelectronic characteristics under different UV wavelength illumination. Sens. Actuators A 242, 50–57 (2016) Janardhanam, V., Lee, H.K., Shim, K.H., Hong, H.B., Lee, S.H., Ahn, K.S., Choi, C.J.: Temperature dependency and carrier transport mechanisms of Ti/p-type InP Schottky rectifiers. J. Alloys Compd. 504, 146–150 (2010) Jiao, Y., Yiling, J., Linjie, L., Meizhen, G.: Structural, morphological, optical and electrical properties of Ga-doped ZnO transparent conducting thin films. Appl. Surf. Sci. 421, 446–452 (2016) Kaplan, H.K., Sarsıcı, S., Akay, S.K., Ahmetoglu, M.: The characteristics of ZnS/Si heterojunction diode fabricated by thermionic vacuum arc. J. Alloys Compd. 724, 543–548 (2017) Keskenler, E.F., Tomakin, M., Doğan, S., Turgut, G., Aydın, S., Duman, S., Gürbulak, B.: Growth and characterization of Ag/n-ZnO/p-Si/Al heterojunction diode by sol–gel spin technique. J. Alloys Compd. 550, 129–132 (2013) Klason, P., Rahman, M.M., Hu, Q.H., Nur, O., Turan, R., Willander, M.: Fabrication and characterization of p-Si/n-ZnO hetero structured junctions. Microelectron. J. 40, 706–710 (2009) Lee, J.Y., Choi, Y.S., Kim, J.H., Park, M.O., Im, S.: Optimizing n-ZnO/p-Si hetero junctions for photodiode applications. Thin Solid Films 403–404, 553–557 (2002) Lung, C., Toma, M., Pop, M., Marconi, D., Pop, A.: Characterization of the structural and optical properties of ZnO thin films doped with Ga, Al and (Al + Ga). J. Alloys Compd. 725, 1238–1243 (2017) Muchuweni, E., Sathiaraj, T.S., Nyakotyo, H.: Hydrothermal synthesis of ZnO nanowires on rf sputtered Ga and Al co-doped ZnO thin films for solar cell application. J. Alloys Compd. 721, 45–54 (2017) Pathak, T.K., Kumar, V., Prakash, J., Purohit, L.P., Swart, H.C., Kroon, R.E.: Fabrication and characterization of nitrogen doped p-ZnO on n-Si heterojunctions. Sens. Actuators A 247, 475–478 (2016) Pietruszka, R., Luka, G., Witkowski, B.S., Kopalko, K., et al.: Electrical and photovoltaic properties of ZnO/Si hetero structures with ZnO films grown by atomic layer deposition. Thin Solid Films 563, 28–31 (2014) Rakhshani, A.E.: Optoelectronic properties of p-n and p-i-n heterojunction devices prepared by electro deposition of n-ZnO on p-Si. J. Appl. Phys. 108, 094502 (2010). https://doi.org/10.1063/1.3490622 Rhoederick, E.H., Williams, R.H.: Metal-Semiconductor Contacts, p. 54. Oxford University Press, Oxford (1988) Sharma, S., Bayer, B.C., Skakalova, V., et al.: Structural, electrical, and UV detection properties of ZnO/Si heterojunction diodes. IEEE. Trans. Electron. Dev. 63, 1949–1956 (2016) Shewale, P.S., Lee, S.H., Yu, Y.S.: Pulse repetition rate dependent structural, surface morphological and optoelectronic properties of Ga-doped ZnO thin films grown by pulsed laser deposition. J. Alloys Compd. 725, 1106–1114 (2017) Sze, S.M.: Semiconductor Devices, 2nd edn, p. 101. Wiley, New York (2002) Wen, X., He, Y., Chen, C., et al.: Magnetron sputtered ZnO buffer layer for Sb2Se3 thin film solar cells. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 172, 74–81 (2017) Zebbar, N., Kheireddine, Y., Mokeddem, K., Hafdallah, A., et al.: Structural, optical and electrical properties of n-ZnO/p-Si heterojunction prepared by ultrasonic spray. Mater. Sci. Semicond. Proc. 14, 229–234 (2011)