Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe
Методом высокочастотного магнетронного напыления сформирована тонкая оксидная пленка ZnO на ван-дер-ваальсовой поверхности моноселенида индия. Исследовано влияние вакуумного низкотемпературного отжига на электрические и фотоэлектрические характеристики гетероперехода n-ZnO—p-InSe. Приведены температ...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2015
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100566 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe / З.Д. Ковалюк, В.Н. Катеринчук, З.Р. Кудринский, Б.В. Кушнир, В.В. Нетяга, В.В. Хомяк // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 50-54. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100566 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Ковалюк, З.Д. Катеринчук, В.Н. Кудринский, З.Р. Кушнир, Б.В. Нетяга, В.В. Хомяк, В.В. 2016-05-23T19:49:52Z 2016-05-23T19:49:52Z 2015 Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe / З.Д. Ковалюк, В.Н. Катеринчук, З.Р. Кудринский, Б.В. Кушнир, В.В. Нетяга, В.В. Хомяк // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 50-54. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.50 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100566 544.225.2, 621.315.592 Методом высокочастотного магнетронного напыления сформирована тонкая оксидная пленка ZnO на ван-дер-ваальсовой поверхности моноселенида индия. Исследовано влияние вакуумного низкотемпературного отжига на электрические и фотоэлектрические характеристики гетероперехода n-ZnO—p-InSe. Приведены температурные зависимости ВАХ гетероперехода до и после отжига. Установлена область спектральной фоточувствительности гетероструктуры n-ZnO—p-InSe. Методом високочастотного магнетронного напилення була сформована тонка оксидна плівка ZnO на ван-дер-ваальсовій поверхні моноселеніда індію. Досліджено вплив вакуумного низькотемпературного відпалу на електричні та фотоелектричні характеристики гетеропереходу n-ZnO—p-InSe. Наведено температурні залежності ВАХ гетеропереходу до і після відпалу. Встановлена область спектральної фоточутливості гетероструктури n-ZnO—p-InSe. The article is devoted to studying of influence of vacuum low-temperature annealing on the electrical and photoelectric characteristics of n-ZnO-p-InSe heterostructure.Indium monoselenide (InSe) is a semiconductor of the A³B⁶ group of layered compounds. The basic unit consists of two planes of metal atoms sandwiched between two planes of chalcogen atoms (Se-In-In-Se). The absence of dangling bonds on InSe cleaved surface makes it possible to use this semiconductor as a substrate for fabrication of heterostructures based on semiconductor materials with different symmetries and lattice spacings. Zinc oxide (ZnO) is the most suitable material for window materials and solar cells buffer layers application due to its marvelous transparency in the range of visible region.InSe single crystals were grown by the Bridgman technique from a nonstoichiometric melt and characterized by a pronounced layered structure along the whole length of a sample. ZnO thin oxide film was formed on freshly cleaved van der Waals surface of InSe layered crystal. n-ZnO-p-InSe heterostructure was prepared by the method of high-frequency magnetron sputtering. Sensitivity spectral areas were identified by MDR-3 monochromator with a resolution of 2.6 nm/mm. The current-voltage characteristics of the n-ZnO-p-InSe heterostructures showed a clearly pronounced diode character. In the forward bias of the initial samples, the diode factor had the value 3.7 at room temperature. It is shown that vacuum low-temperature annealing reduces shunt currents of the heterojunction, which is reflected in the decrease in the values of n from 3.7 to 2.7. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Материалы электроники Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe Вплив відпалу на ВАХ гетеропереходу n-ZnO—p-InSe Annealing effect on I-V characteristic of n-ZnO-p-InSe heterojunction Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe |
| spellingShingle |
Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe Ковалюк, З.Д. Катеринчук, В.Н. Кудринский, З.Р. Кушнир, Б.В. Нетяга, В.В. Хомяк, В.В. Материалы электроники |
| title_short |
Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe |
| title_full |
Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe |
| title_fullStr |
Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe |
| title_full_unstemmed |
Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe |
| title_sort |
влияние отжига на вах гетероперехода n-zno—p-inse |
| author |
Ковалюк, З.Д. Катеринчук, В.Н. Кудринский, З.Р. Кушнир, Б.В. Нетяга, В.В. Хомяк, В.В. |
| author_facet |
Ковалюк, З.Д. Катеринчук, В.Н. Кудринский, З.Р. Кушнир, Б.В. Нетяга, В.В. Хомяк, В.В. |
| topic |
Материалы электроники |
| topic_facet |
Материалы электроники |
| publishDate |
2015 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вплив відпалу на ВАХ гетеропереходу n-ZnO—p-InSe Annealing effect on I-V characteristic of n-ZnO-p-InSe heterojunction |
| description |
Методом высокочастотного магнетронного напыления сформирована тонкая оксидная пленка ZnO на ван-дер-ваальсовой поверхности моноселенида индия. Исследовано влияние вакуумного низкотемпературного отжига на электрические и фотоэлектрические характеристики гетероперехода n-ZnO—p-InSe. Приведены температурные зависимости ВАХ гетероперехода до и после отжига. Установлена область спектральной фоточувствительности гетероструктуры n-ZnO—p-InSe.
Методом високочастотного магнетронного напилення була сформована тонка оксидна плівка ZnO на ван-дер-ваальсовій поверхні моноселеніда індію. Досліджено вплив вакуумного низькотемпературного відпалу на електричні та фотоелектричні характеристики гетеропереходу n-ZnO—p-InSe. Наведено температурні залежності ВАХ гетеропереходу до і після відпалу. Встановлена область спектральної фоточутливості гетероструктури n-ZnO—p-InSe.
The article is devoted to studying of influence of vacuum low-temperature annealing on the electrical and photoelectric characteristics of n-ZnO-p-InSe heterostructure.Indium monoselenide (InSe) is a semiconductor of the A³B⁶ group of layered compounds. The basic unit consists of two planes of metal atoms sandwiched between two planes of chalcogen atoms (Se-In-In-Se). The absence of dangling bonds on InSe cleaved surface makes it possible to use this semiconductor as a substrate for fabrication of heterostructures based on semiconductor materials with different symmetries and lattice spacings. Zinc oxide (ZnO) is the most suitable material for window materials and solar cells buffer layers application due to its marvelous transparency in the range of visible region.InSe single crystals were grown by the Bridgman technique from a nonstoichiometric melt and characterized by a pronounced layered structure along the whole length of a sample. ZnO thin oxide film was formed on freshly cleaved van der Waals surface of InSe layered crystal. n-ZnO-p-InSe heterostructure was prepared by the method of high-frequency magnetron sputtering. Sensitivity spectral areas were identified by MDR-3 monochromator with a resolution of 2.6 nm/mm. The current-voltage characteristics of the n-ZnO-p-InSe heterostructures showed a clearly pronounced diode character. In the forward bias of the initial samples, the diode factor had the value 3.7 at room temperature. It is shown that vacuum low-temperature annealing reduces shunt currents of the heterojunction, which is reflected in the decrease in the values of n from 3.7 to 2.7.
|
| issn |
2225-5818 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100566 |
| citation_txt |
Влияние отжига на ВАХ гетероперехода n-ZnO—p-InSe / З.Д. Ковалюк, В.Н. Катеринчук, З.Р. Кудринский, Б.В. Кушнир, В.В. Нетяга, В.В. Хомяк // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 50-54. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kovalûkzd vliânieotžiganavahgeteroperehodanznopinse AT katerinčukvn vliânieotžiganavahgeteroperehodanznopinse AT kudrinskiizr vliânieotžiganavahgeteroperehodanznopinse AT kušnirbv vliânieotžiganavahgeteroperehodanznopinse AT netâgavv vliânieotžiganavahgeteroperehodanznopinse AT homâkvv vliânieotžiganavahgeteroperehodanznopinse AT kovalûkzd vplivvídpalunavahgeteroperehodunznopinse AT katerinčukvn vplivvídpalunavahgeteroperehodunznopinse AT kudrinskiizr vplivvídpalunavahgeteroperehodunznopinse AT kušnirbv vplivvídpalunavahgeteroperehodunznopinse AT netâgavv vplivvídpalunavahgeteroperehodunznopinse AT homâkvv vplivvídpalunavahgeteroperehodunznopinse AT kovalûkzd annealingeffectonivcharacteristicofnznopinseheterojunction AT katerinčukvn annealingeffectonivcharacteristicofnznopinseheterojunction AT kudrinskiizr annealingeffectonivcharacteristicofnznopinseheterojunction AT kušnirbv annealingeffectonivcharacteristicofnznopinseheterojunction AT netâgavv annealingeffectonivcharacteristicofnznopinseheterojunction AT homâkvv annealingeffectonivcharacteristicofnznopinseheterojunction |
| first_indexed |
2025-11-24T23:34:07Z |
| last_indexed |
2025-11-24T23:34:07Z |
| _version_ |
1850497865525231616 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
50
МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
ISSN 2225-5818
ÓÄÊ 544.225.2, 621.315.592
Ä. ф.-м. н. З. Ä. КовалюК1, д. ф.-м. н. в. Н. КатериНчуК1, З. р. КуÄриНсКий1,
Б. в. КушНир1, к. ф.-м. н. в. в. Нетяга1, к. ф.-м. н. в. в. ХомяК2
Óêðàèíà, 1Чеðíовèцêое отделеíèе Иíстèтутà пðоблем мàтеðèàловедеíèя èм. И. М. Фðàíцевèчà
НАН Óêðàèíы, 2Чеðíовèцêèй íàцèоíàльíый уíèвеðсèтет èмеíè Юðèя Федьêовèчà
E-mail: chimsp@ukrpost.ua
ВлИяНИе отжИгА НА ВАХ гетеропереХодА
n-ZnO—p-InSe
Шèðоêозоííые пðоводящèе плеíêè оêсèдов
метàллов чàсто èспользуются для фоðмèðовàíèя
«оêоí» пðè создàíèè гетеðопеðеходов, посêоль-
êу оíè пðопусêàют оптèчесêое èзлучеíèе шèðо-
êого спеêтðàльíого дèàпàзоíà. К тому же, íèз-
êое повеðхíостíое сопðотèвлеíèе плеíоê обе-
спечèвàет обðàзовàíèе обедíеííой облàстè пðе-
èмуществеííо в объеме полупðоводíèêовой под-
ложêè. Сочетàíèе уêàзàííых фàêтоðов способ-
ствует эффеêтèвíому пðеобðàзовàíèю световой
эíеðгèè в элеêтðèчесêую [1, 2].
Известíо, что любое ðàзлèчèе êðèстàллèче-
сêèх ðешетоê мàтеðèàлов гетеðопеðеходà (по
тèпу, пàðàметðàм, êоэффèцèеíту теðмèчесêого
лèíейíого ðàсшèðеíèя) обычíо пðèводèт ê об-
ðàзовàíèю íà гетеðогðàíèце n- è p-тèпà боль-
шîé êîíцåíòðàцèè дåфåêòîâ [6], чòî дåëàåò íå-
возможíым èзготовлеíèе êàчествеííых гетеðопе-
ðеходов. В свою очеðедь, в íàучíой лèтеðàту ðе
пðедстàвлеíы дàííые по ðàзлèчíым тèпàм гете-
ðопеðеходов íà осíове слоèстых êðèстàллов è
поêàзàíо, что в тàêом случàе íесоглàсовàííость
ðешетоê íе является пðегðàдой для получеíèя
êàчествеííых дèодíых стðуêтуð [7, 8]. Сðедè
полупðоводíèêовых мàтеðèàлов, êотоðые отíо-
сятся ê слоèстым êðèстàллèчесêèм стðуêтуðàм
è могут быть èспользовàíы пðè èзготовлеíèè ге-
теðопеðеходов, опðеделеííый èíтеðес пðедстàв-
ëÿюò îêñèд цèíêà ZnO è êðèñòàëëы InSe [3—5].
повеðхíость естествеííого сêолà слоèстых êðè-
стàллов InSe является èдеàльíой подложêой для
èзготовлеíèя гетеðопеðеходов, посêольêу хèмè-
чесêèе связè íà íей зàмêíуты è êàêàя-лèбо до-
полíèтельíàя обðàботêà íе тðебуется.
Целью дàííой ðàботы было èзготовлеíèе íо-
вых гетеðопеðеходов n-ZnO—р-InSe è èсследо-
вàíèя фотоэлеêтðèчесêèх свойств сфоðмèðовàí-
íого р—n-пеðеходà.
методом высокочастотного магнетронного напыления сформирована тонкая оксидная пленка ZnO
на ван-дер-ваальсовой поверхности моноселенида индия. исследовано влияние вакуумного низко-
температурного отжига на электрические и фотоэлектрические характеристики гетероперехо-
да n-ZnO—p-InSe. Приведены температурные зависимости ваХ гетероперехода до и после отжи-
га. установлена область спектральной фоточувствительности гетероструктуры n-ZnO—p-InSe.
Клþчевые слова: селенид индия, оксид цинка, тонкая пленка, гетеропереход, ваХ, спектральная
фоточувствительность.
Образцы и методика исследования
Моíоêðèстàллы селеíèдà èíдèя, êотоðые вы-
ðàщèвàлè методом Бðèджмеíà èз êомпоíеíтов
íестехèометðèчесêого состàвà, облàдàлè n-тèпом
пðоводèмостè. для получеíèя p-тèпà пðоводè-
мостè èх легèðовàлè êàдмèем (0,1% по мàссе).
подвèжíость (µс) è êоíцеíтðàцèя (nр) свобод-
íых íосèтелей зàðядà получеííых êðèстàллов
былè опðеделеíы èз холловсêèх èзмеðеíèй:
µс=100 см2/(В∙ñ) è nр=1014 см–3 пðè êомíàтíой
темпеðàтуðе.
гетеðопеðеходы n-ZnO—p-InSe фоðмèðовà-
лè íàпылеíèем тоíêой оêсèдíой плеíêè ZnO íà
вàí-деð-вààльсову повеðхíость InSe методом вы-
ñîêîчàñòîòíîãî мàãíåòðîííîãî ðàñïыëåíèÿ [9].
Спеêтðы фоточувствèтельíостè èзготовлеí-
íых гетеðопеðеходов èсследовàлè пðè помощè
мîíîõðîмàòîðà МÄР-3 ñ ðàзðåшàющåé ñïîñîб-
íîñòью 2,6 íм/мм. Сïåêòðы íîðмèðîâàëè íà
êолèчество пàдàющèх фотоíов.
Экспериментальные результаты
и их обсуждение
Нà рис. 1, где пðèведеíы вольт-àмпеðíые хàðàê-
теðèстèêè (ВАХ) гетеðопеðеходà n-ZnO—p-InSe
до è после отжèгà, вèдíо, что зàвèсèмостè íо-
сят íелèíейíый хàðàêтеð, что пðèсуще дèод-
íым стðуêтуðàм (ВАХ постðоеíы в полулогà-
ðèфмèчесêèх è логàðèфмèчесêèх êооðдèíàтàх
для возможíостè выявлеíèя отдельíых èзмеíе-
íèй в фуíêцèоíàльíой зàвèсèмостè тоêà от íà-
пðяжеíèя).
В общем случàе эêспеðèмеíтàльíые ðезуль-
тàты можíо опèсàть следующèм выðàжеíèем:
J=exp(qU/(nkT)),
где J — плотíость тоêà.
Велèчèíà входящего в эту фоðмулу дèодíого
êоэффèцèеíтà n уêàзывàет íà мехàíèзм пðоте-
DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.50
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
51
МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
ISSN 2225-5818
êàíèя тоêà чеðез гетеðопеðеход. Нàпðèмеð, пðè
n=1 пðеоблàдàет дèффузèоííый тоê, пðè n=2
— ðеêомбèíàцèоííый, пðè 1<n<2 — обà тоêà
сопостàвèмы по велèчèíе. В íàшем случàе пðè
мàлых смещеíèях гетеðопеðеходà íàêлоí ВАХ
пðàêтèчесêè íе зàвèсèт от темпеðàтуðы è n>2
(n≈3,7), чòî ïðèñóщå òóííåëьíîмó èëè òóííåëьíî-
ðеêомбèíàцèоííому мехàíèзму пðотеêàíèя тоêà.
С дðугой стоðоíы, êвàíтово-мехàíèчесêое туííе-
лèðовàíèе возможíо лèшь тогдà, êогдà толщèíà
потеíцèàльíых бàðьеðов меíьше, чем длèíà вол-
íы де-Бðойля для элеêтðоíà (<100 ). тàêàя сè-
туàцèя ðеàлèзуемà в сèльíолегèðовàííых è вы-
ðождеííых полупðоводíèêàх, ê êотоðым íе от-
íосèтся InSe, поэтому уêàзàííые мехàíèзмы пðо-
теêàíèя тоêà в гетеðопеðеходе n-ZnO—p-InSe íе
являются возможíымè.
Альтеðíàтèвíым мехàíèзмом пðотеêàíèя тоêà
чеðез гетеðопеðеход являются шуíтèðующèе
тоêè, êотоðые íàêлàдывàются íà дðугèе тоêè è
èсêàжàют èстèííую êàðтèíу элеêтðоííых пðо-
цессов. обычíо оíè пðеоблàдàют пðè мàлых зíà-
чеíèях íàпðяжеíèя. Когдà íàпðяжеíèе возðàстà-
ет, дèффузèоííый тоê пðеоблàдàет íàд шуíтè-
ðующèм èз-зà ðàзлèчíой эêспоíеíцèàльíой зà-
вèсèмостè. Велèчèíà шуíтèðующèх тоêов зàвè-
сèт от êàчествà p—n-пеðеходà. дефеêты возíè-
êàют пðè фоðмèðовàíèè гетеðопеðеходà è создà-
íèè омèчесêèх êоíтàêтов, êогдà èзмеíеíèе тем-
пеðàтуðы íà гетеðогðàíèце вызывàет возíèêíо-
веíèе мехàíèчесêèх íàпðяжеíèй èз-зà ðàзлèчèя
свойств êоíтàêтèðующèх веществ. для умеíь-
шеíèя êолèчествà дефеêтов è, соответствеííо,
шуíтèðующèх тоêов пðèмеíяют теðмèчесêèй от-
жèг обðàзцов в вàêууме. Следует отметèть, что
пðè умеíьшеíèè шуíтèðующèх тоêов êоэффè-
цèеíт n тàêже умеíьшàется.
пðè èзмеíеíèè поляðíостè íàпðяжеíèя сме-
щеíèя íà гетеðопеðеходе ВАХ пðèобðетàет èíой
хàðàêтеð. рàстяжеíèе p—n-пеðеходà пðèводèт
ê подàвлеíèю èíжеêцèоííых тоêов è ê появле-
íèю тоêов, огðàíèчеííых пðостðàíствеííым зà-
ðядом, что является следствèем пðотеêàíèя тоêà
чеðез дèэлеêтðèê. Соглàсíо [10], пðè íебольшèх
íàпðяжеííостях элеêтðèчесêого поля
I=εµU/L,
где ε — стàтèчесêàя дèэлеêтðèчесêàя пðоíèцàемость
сðеды;
µ — подвèжíость элеêтðоíов;
L — толщèíà p—n-пеðеходà.
рèс. 1. ВАХ гетеðопеðеходà n-ZnO—p-InSe, получеííые пðè ðàзлèчíых темпеðàтуðàх до (а, б) è после (в, г)
отжèгà обðàзцов è пðедстàвлеííые в полулогàðèфмèчесêом (а, в) è логàðèфмèчесêом (б, г) мàсштàбе
(пуíêтèð íà б, г — ðàссчèтàííàя ВАХ, подчèíяющàяся лèíейíой (1) è êвàдðàтèчесêой (2) зàêоíомеðíостям)
à)
lg
I
(I
в
А
)
10–4
10–5
10–6
10–7
0 0,2 0,4 0,6 U, В
247 К
257 К
274 К
295 Ê
315 Ê
335 Ê
в)
lg
I
(I
в
А
)
10–4
10–5
10–6
10–7
10–8
0 0,5 U, В
245 К
257 К
275 К
294 Ê
314 Ê
333 Ê
г)
lg
I
(I
в
А
)
10–3
10–4
10–5
10–6
10–7
0 0,1 1 lgU (U в В)
245 К
257 К
275 К
294 Ê
314 Ê
333 Ê
1
2
б)
lg
I
(I
в
А
)
10–5
10–6
10–7
10–8
0 1 lgU (U в В)
247 К
257 К
274 К
295 Ê
315 Ê
335 Ê
1
2
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
52
МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
ISSN 2225-5818
посêольêу в пðотеêàíèè тоêà чеðез p—n-
пеðеход ловушêè íе учàствуют, зàвèсèмость
I(U) стðого следует лèíейíому (пðè мàлых íà-
пðяжеíèях) èлè êвàдðàтèчесêому (пðè большèх
смещеíèях) зàêоíу.
посêольêу для тоêов, огðàíèчеííых пðостðàí-
ствеííым зàðядом, ВАХ опèсывàется степеííой
зàвèсèмостью, для èсследуемого гетеðопеðехо-
дà пðè обðàтíых смещеíèях íà ðèс. 1 оíà пðè-
ведеíà в логàðèфмèчесêом мàсштàбе. Здесь хо-
ðошо вèдíо, что в èсследуемом дèàпàзоíе тем-
пеðàтуð ВАХ подчèíяется êвàдðàтèчíому зàêо-
íу. Следует отметèть, что пðè высоêèх темпе-
ðàòóðàõ (61,7°С) åмó ïðåдшåñòâóåò îмèчåñêàÿ
зàвèсèмость.
Итàê, пðè фоðмèðовàíèè гетеðопеðеходà
n-ZnO—p-InSe действèтельíо обðàзуется обед-
íеííàя облàсть. пðè пðямых смещеíèях ее íà-
лèчèе пðèводèт ê èíжеêцèè элеêтðоíов в по-
лупðоводíèê, à пðè обðàтíых — ê возíèêíо-
веíèю тоêов, огðàíèчеííых пðостðàíствеííым
зàðядом. В пеðвом случàе пðямые тоêè íàêлà-
дывàются íà шуíтèðующèе, что пðèводèт ê зà-
вышеííым зíàчеíèям дèодíого êоэффèцèеíтà
ВАХ. одíèм èз путей повышеíèя êàчествà ге-
теðопеðеходов является вàêуумíый теðмèчесêèй
отжèг обðàзцов, посêольêу оí влèяет íà велè-
чèíу шуíтèðующèх тоêов.
Из ðèс. 1, в, г вèдíо, что после отжèгà пове-
деíèе пðямых ветвей ВАХ пðè èзмеíеíèè тем-
пеðàтуðы íе èзмеíèлось — тàê же, êàê è до от-
жèгà, оíè смещàются в веðтèêàльíом íàпðàвле-
íèè, íе èзмеíяя угол íàêлоíà. пðè этом, одíà-
êо, дèодíый êоэффèцèеíт ВАХ n умеíьшèлся
дî 2,7 ïî ñðàâíåíèю ñ 3,7 ó íåîòîжжåííыõ îб-
ðàзцов. Это свèдетельствует о том, что шуíтèðу-
ющèе тоêè гетеðопеðеходà после отжèгà умеíь-
шèлèсь è его дèодíые свойствà улучшèлèсь пðè
сохðàíеíèè èíжеêцèоííых свойств. тàêое èзме-
íеíèе может пðоèсходèть зà счет умеíьшеíèя ме-
хàíèчесêèх íàпðяжеíèй íà гетеðогðàíèце, устðà-
íеíèя êàíàлов зàмыêàíèй è дðугèх дефеêтов.
Нà ðèс. 1, г четêо вèдíо, что пðè всех тем-
пеðàтуðàх гðàфèêè хàðàêтеðèзуются двумя íà-
êлоíàмè: с поêàзàтелем степеíè 1 пðè мàлых íà-
пðяжеíèях è с поêàзàтелем степеíè 2 пðè боль-
шèõ. Êàê îòмåчàåòñÿ â [10, ñ. 101—130], òàêàÿ
сèтуàцèя ðеàлèзуется в моделè, êотоðàя пðед-
стàвляет собой обедíеííую облàсть с ðàвíовес-
íымè свободíымè íосèтелямè è без ловушеê.
поведеíèе ВАХ в соответствèè с омèчесêèм зà-
êоíом пðè мàлых зíàчеíèях íàпðяжеíèя можíо
объясíèть, пðедположèв существовàíèе íеêой
êоíцеíтðàцèè теðмèчесêè àêтèвèðовàííых элеê-
тðоíов, èсточíèêом êотоðых могут быть мелêèе
доíоðы с отíосèтельíо мàлой эíеðгèей связè.
Зàметíых отêлоíеíèй от тàêого зàêоíà íе воз-
íèêàет до тех поð, поêà сðедíяя êоíцеíтðàцèя
èíжеêтèðовàííых íеðàвíовесíых свободíых íо-
сèтелей íе стàíовèтся сðàвíèмой с êоíцеíтðà-
цèей теðмèчесêè высвобождеííых íосèтелей. В
этом случàе пðè большèх обðàтíых íàпðяжеíè-
ях пðоèсходèт пеðеход ê êвàдðàтèчíому безло-
вушечíому зàêоíу, т. е. íàчàло возíèêíовеíèя
тоêов, огðàíèчеííых пðостðàíствеííым зàðя-
дом, хоðошо èллюстðèðуют ðèс. 1, б, г.
Спеêтðы отíосèтельíой êвàíтовой эффеê-
тèвíостè η гетеðопеðеходà n-ZnO—p-InSe по-
êàзàíы íà рис. 2. Из ðèсуíêà вèдíо, что спеê-
тðàльíàя фоточувствèтельíость огðàíèчеíà с
двух стоðоí è соответствует поглощеíèю све-
тà в узêозоííом InSe (≈1,25 эВ) è шèðоêозоí-
íом ZnO (≈3,20 ýВ), чòî õàðàêòåðíî дëÿ фîð-
мы спеêтðов гетеðопеðеходов. резêèй êðàй фо-
тоотêлèêà в высоêоэíеðгетèчесêой облàстè спеê-
тðà уêàзывàет íà удовлетвоðèтельíое êàчество
сфоðмèðовàííой плеíêè ZnO è ее полупðово-
дíèêовые свойствà. дàííый гетеðопеðеход от-
лèчàется тем, что блàгодàðя íèзêоомíой плеíêе
оêсèдà цèíêà вся обедíеííàя облàсть íàходèтся
в InSe è облàсть поглощеíèя светà совмещеíà
с p—n-пеðеходом, в êотоðом геíеðèðуемые фо-
тоíосèтелè íепосðедствеííо ðàзделяются элеê-
тðèчесêèм полем. тàêже следует отметèть è то,
что êàчествеííые гетеðопеðеходы n-ZnO—p-InSe
íà осíове слоèстых êðèстàллов InSe получàются
дàже пðè íеблàгопðèятíых условèях соглàсовà-
íèя тèпà è пàðàметðов êðèстàллèчесêèх ðешетоê
êоíтàêтèðующèх полупðоводíèêов: ZnO è InSe.
Выводы
Исследовàíèя сфоðмèðовàííых методом вы-
соêочàстотíого мàгíетðоííого íàпылеíèя гетеðо-
пеðеходов n-ZnO—p-InSe поêàзàлè, что èх ВАХ
íосят дèодíый хàðàêтеð. пðедположеíèе о влè-
яíèè шуíтèðующèх тоêов íà ВАХ подтвеðжде-
íî ñíèжåíèåм дèîдíîãî êîýффèцèåíòà ñ 3,7 дî
2,7 после вàêуумíого íèзêотемпеðàтуðíого от-
жèгà обðàзцов, посêольêу èзвестíо, что оí по-
зволяет умеíьшèть шуíтèðующèе тоêè.
Спеêтðàльíàя фоточувствèтельíость получеí-
íых гетеðопеðеходов íàходèтся в облàстè эíеð-
ãèé 1,2 — 3,7 ýВ.
рèс. 2. Спеêтð фотоотêлèêà гетеðопеðеходà
n-ZnO—p-InSe пðè êомíàтíой темпеðàтуðе
η,
о
тí
.
ед
.
1,00
0,75
0,50
0,25
0
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 3,6
Эíеðгèя фотоíов, эВ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
53
МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
ISSN 2225-5818
ИСполЬЗоВАННЫе ИСтоЧНИКИ
1. Ellmer K., Klein A., Rech B. Transparent conductive
zinc oxide: Basics and applications in thin film solar cells.—
Springer, 2008.
2. Song D., Aberle A., Xia I. Optimisation of ZnO:Al films
by change of sputter gas pressure for solar cell application
//Appl. Surf. Sci.— 2003.— Vol. 195, N 3.— P. 291—296.
3. Шòåïëюê І. І., Лàшêàðьîâ Г. В., Лàзîðåíêî В. Й.,
Єâòóшåíêî А. І. Òåõíîëîãічíі òà мàòåðіàëîзíàâчі àñïåêòè
ñòâîðåííÿ ñâіòëîдіîдіâ íà îñíîâі ZnO // ФХÒÒ.— 2010.—
т. 11, № 2.— С. 277—287.
4. Jagadish C., Pearton S. J. (Eds.) Zinc oxide bulk,
thin films and nanostructures: processing, properties, and
applications.— Amsterdam: Elsevier, 2006.
5. Ковàлюê З. д. особеííостè фèзèчесêèх свойств сло-
èстых êðèстàллов // В êí.: Фèзèчесêèе осíовы полупðо-
водíèêового мàтеðèàловедеíèя.— Кèев: Нàуêовà думêà,
1986.— С. 7—9.
6. Milnes A. G., Feucht D. L. Heterojunction and metal-
semiconductor junction.— New York: Academic Press, 1972.
7. Кàтеðèíчуê В. М., Кудðèíсьêèй З. р., Хомяê В. В.
òà іí. Вëàñòèâîñòі àíізîòèïíèõ ãåòåðîïåðåõîдіâ n-CdO—
p-InSe. // ФХÒÒ.— 2013.— Ò. 14, ¹ 1.— С. 218—221.
8. Кàтеðèíчуê В. Н., Кудðèíсêèй З. р., Ковàлюê З. д.
Коэффèцèеíт фотоплеохðоèзмà è его темпеðàтуðíàя дè-
íàмèêà в гетеðопеðеходàх собствеííый оêсèд—p-InSe //
ФÒП.— 2014.— Ò. 48, ¹ 6.— С. 797—800.
9. Бðóñ В. В., Иëàщóê М. И., Хîмÿê В. В., Êîâàëюê
З. д., Мàðьяíчуê п. д., Óльяíèцêèй К. С. Элеêтðèчесêèе
свойствà àíèзотèпíых гетеðопеðеходов n-CdZnO/p-CdTe
// ФÒП.— 2012.— Ò. 46, ¹ 9.— С. 1175—1180.
10. Lampert M. A., Mark P. Current injection in solids.—
New York: Academic Press. 1970.
Äата поступления рукописи
в редакциþ 28.04 2015 г.
З. Ä. КовалюК1, в. м. КатериНчуК1, З. р. КуÄриНсьКий1, Б. в. КушНір1,
в. в. Нетяга1, в. в. ХомяК2
Óêðàїíà, 1Іíñòèòóò ïðîбëåм мàòåðіàëîзíàâñòâà ім. І. М. Фðàíцåâèчà НАН Óêðàїíè,
2Чåðíіâåцьêèé íàціîíàëьíèé óíіâåðñèòåò імåíі Юðіÿ Фåдьêîâèчà
E-mail: chimsp@ukrpost.ua
ВПЛИВ ВІÄПАЛÓ НА ВАХ ГеÒеРоПеРеХоÄÓ n-ZnO—p-InSe
методом високочастотного магнетронного напилення була сформована тонка оксидна плівка ZnO на ван-
дер-ваальсовій поверхні моноселеніда індіþ. Äосліджено вплив вакуумного низькотемпературного відпалу на
електричні та фотоелектричні характеристики гетеропереходу n-ZnO—p-InSe. Наведено температурні
залежності ваХ гетеропереходу до і після відпалу. встановлена область спектральної фоточутливості
гетероструктури n-ZnO—p-InSe.
Клþчові слова: селенід індіþ, ZnO, тонка плівка, гетероперехід, ваХ, спектральна фоточутливість.
DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.50
UDC 544.225.2, 621.315.592
Z. D. KOvaLyUK1, v. M. KaTerynchUK1,
Z. r. KUDrynSKyI1, B. v. KUShnIr1,
v. v. neTyaga, v. v. KhOMyaK2
Ukraine, 1Frantsevich Institute for Problems of Materials Science
of National Academy of Sciences of Ukraine,
2Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University
E-mail: chimsp@ukrpost.ua
ANNEALING EFFECT ON I—v CHArACTErISTIC OF n-ZnO—p-InSe
HETErOJUNCTION
The article is devoted to studying of influence of vacuum low-temperature annealing on the electrical and
photoelectric characteristics of n-ZnO — p-InSe heterostructure.
Indium monoselenide (InSe) is a semiconductor of the a3B6 group of layered compounds. The basic unit
consists of two planes of metal atoms sandwiched between two planes of chalcogen atoms (Se—In—In—
Se). The absence of dangling bonds on InSe cleaved surface makes it possible to use this semiconductor as a
substrate for fabrication of heterostructures based on semiconductor materials with different symmetries and
lattice spacings. Zinc oxide (ZnO) is the most suitable material for window materials and solar cells buffer
layers application due to its marvelous transparency in the range of visible region.
InSe single crystals were grown by the Bridgman technique from a nonstoichiometric melt and characterized
by a pronounced layered structure along the whole length of a sample. ZnO thin oxide film was formed on
freshly cleaved van der Waals surface of InSe layered crystal. n-ZnO — p-InSe heterostructure was prepared
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
54
МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
ISSN 2225-5818
by the method of high-frequency magnetron sputtering. Sensitivity spectral areas were identified by MDr-3
monochromator with a resolution of 2.6 nm/mm.
The current-voltage characteristics of the n-ZnO — p-InSe heterostructures showed a clearly pronounced diode
character. In the forward bias of the initial samples, the diode factor had the value 3.7 at room temperature.
It is shown that vacuum low-temperature annealing reduces shunt currents of the heterojunction, which is
reflected in the decrease in the values of n from 3.7 to 2.7.
Keywords: indium selenide, ZnO, thin film, heterojunction, cvc, spectral photosensitivity.
rEFErENCES
1. Ellmer K., Klein A., Rech B. Transparent conductive
zinc oxide: Basics and applications in thin film solar cells.
Springer, 2008, 446 p.
2. Song D., Aberle A., Xia I. Optimisation of ZnO:Al films
by change of sputter gas pressure for solar cell application.
appl. Surf. Sci., 2003, vol. 195, no. 3, pp. 291-296.
3. Shtepliuk I., Lashkarev G., Lazorenko V., Ievtushenko
A. [Technological and material science aspects of obtaining
light-emitting devices based on ZnO]. Physics and chemistry
of solid state, 2010, vol. 11, no. 2, pp. 277-287. (Ukr)
4. Jagadish C., Pearton S.J. (Eds.) Zinc oxide bulk, thin
films and nanostructures: processing, properties, and applica-
tions. Amsterdam, Elsevier, 2006, 600 p.
5. Kovalyuk Z.D. [Features of physical properties of
layered crystals]. In book: Physical basis of semiconductor
material. Kiev, Naukova dumka, 1986, pp. 7-9. (rus)
6. Milnes A.G., Feucht D.L. heterojunction and metal-
semiconductor junction. New York, Academic Press, 1972, 408 p.
7. Katerynchuk V.M., Kudrynskyi Z.r., Khomyak V.V.,
Orletsky I.G., Netyaga V.V. [Properties of anisotype n-CdO—
p-InSe heterojunctions]. Physics and chemistry of solid state,
2013, vol. 14, no. 1, ðð. 218-221. (Ukr)
8. Katerynchuk V.M., Kudrynskyi Z.r., Kovalyuk Z.D.
Photopleochroism coefficient and its temperature dinamics in
natural oxide—p-InSe heterojunctions. Semiconductors, 2014,
vol. 48, iss. 6, pp. 776-778. http://dx.doi.org/10.1134/
S1063782614060153.
9. Brus V.V., Ilashchuk M.I., Khomyak V.V., Kovalyuk
Z.D, Maryanchuk P.D., Ulyanytsky K.S. Electrical pro-
perties of anisotype heterojunctions n-CdZnTe/p-CdTe.
Semiconductors, 2012. vol. 46, iss. 9, pp. 1152-1157.
10.1134/S1063782612090059.
10. Lampert M.A., Mark P. current injection in solids.
New York, Academic Press. 1970, 351 p.
выставки
20-я международная выставка
elcomUkraine 2016
19 – 22 апреля 2016
|