Електричні та фотоелектричні властивості гетеропереходів MoN/p-CdTe та MoN/n-CdTe
Due to the physical properties of MoN and ITO thin films, it was decided to create MoN/p-CdTe and MoN/n-CdTe heterostructures and investigate their electrical and photoelectric properties. The method of reactive magnetron sputtering was used to create thin MoN and ITO films on single crystal CdTe su...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.1-2.33 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Technology and design in electronic equipment| _version_ | 1868656836381507584 |
|---|---|
| author | Kovaliuk, Taras Solovan, Mykhaylo Maryanchuk, Pavlo |
| author_facet | Kovaliuk, Taras Solovan, Mykhaylo Maryanchuk, Pavlo |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Taras Kovaliuk",
"institution": "Chernivtsi National University, Ukraine; Charles University in Prague, Czech Republic"
},
{
"author": "Mykhaylo Solovan",
"institution": "Chernivtsi National University, Chernivtsy, Ukraine"
},
{
"author": "Pavlo Maryanchuk",
"institution": "Chernivtsi National University, Chernivtsy, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Kovaliuk, Taras |
| baseUrl_str | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-21T12:27:28Z |
| description | Due to the physical properties of MoN and ITO thin films, it was decided to create MoN/p-CdTe and MoN/n-CdTe heterostructures and investigate their electrical and photoelectric properties. The method of reactive magnetron sputtering was used to create thin MoN and ITO films on single crystal CdTe substrates with different conductivity types. To manufacture test heterostructures, the following CdTe crystal substrates were used: 1) p-type conductivity, grown by Bridgman technique at low cadmium vapor pressures; 2) n-type conductivity, grown by Bridgman technique at high cadmium vapor pressures. During the deposition process, the argon pressure in the vacuum chamber was 0.4 Pa. The power of the magnetron was 30 W, the sputtering process continued 5 min at a substrate temperature of 150°C. I-V characteristics of the heterostructures at different temperatures were measured, the height of the potential barrier, the values of the series and shunt resistance were determined. Electrical and photoelectric properties of the heterostructures were studied, and the dominant mechanisms of current transfer at forward displacements was established. The tunnel-recombination mechanism was found to be the dominant mechanism of current transfer in the MoN/p-CdTe and MoN/n-CdTe heterostructures. It was shown that the photoelectric parameters for the MoN/p-CdTe heterostructure are higher than those for MoN/n-CdTe. MoN/p-CdTe heterojunctions have the following photoelectric parameters: open-circuit voltage Voc = 0.4 V, short-circuit current Isc = 24.6 mA/cm2 at an illumination intensity of 80 mW/cm2. This makes them a promising material for the manufacture of detectors of various radiation types. |
| doi_str_mv | 10.15222/TKEA2021.1-2.33 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:30:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 1–2 33ISSN 2309-9992 (Online)
1
МАТЕРІАЛИ ЕЛЕКТРОНІКИ
УДК 621.315.592
К. ф.-м. н. Т. Т. КОВАЛЮК1, 2, д. ф.-м. н. М. М. СОЛОВАН1, д. ф.-м. н. П. Д. МАР’ЯНЧУК1
Україна, 1Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича;
Czech Republic, 2Charles University in Prague
E-mail: t.kovalyuk@chnu.edu.ua
ЕЛЕКТРИЧНІ ТА ФОТОЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
ГЕТЕРОПЕРЕХОДІВ MoN/p-CdTe ТА MoN/n-CdTe
Найперспективнішим матеріалом для створення
перетворювачів сонячного випромінювання є сполука
телуриду кадмію CdTe [1]. Це насамперед пов'язано
з шириною забороненої зони CdTe, яка складає
1,5 еВ при 300 К, що є оптимальним для перетворен-
ня сонячної енергії в електричну [2]. СdТе — прямо-
зонний напівпровідник, він має досить великий кое-
фіцієнт поглинання (> 105 см–1) [3], і саме тому його
можна використовувати у вигляді тонких плівок, до-
статніх для інтенсивного поглинання світла. На від-
міну від багатьох інших напівпровідників сімейства
АІІBVI телурид кадмію може бути отриманий як n-,
так і р-типу провідності. На основі телуриду кадмію
існують різні типи сонячних елементів: з гомогенним
переходом, бар'єром Шотткі та інші [4].
Тонкі плівки нітриду молібдену (МоN), зі сво-
го боку, мають високу електричну провідність, ви-
соку температуру плавлення та хорошу хімічну ста-
більність. Вони знайшли успішне практичне засто-
сування як дифузійний бар'єр між кремнієм і мід-
ними електродами в мікроелектроніці [5], широко
використовуються як надпровідникові однофотон-
ні детектори (SNSPD) [6], а завдяки своїм фізичним
вла стиво стям є перспективними для виготовлення
поверхнево бар’єрних структур [7].
Прозорий провідний оксид In2O3, легований ато-
мами Sn (indium tin oxide, ITO), використовується для
виготовлення пристроїв зображення інформації, орга-
нічних та неорганічних світлодіодів, сонячних бата-
рей, тонкоплівкових транзисторів, газових сенсорів [8].
Цьому сприяють і його особливі властиво сті — висо-
ка (до 90%) прозорість у видимій обла сті спектра та
висока електропровідність, і розвинуті технології ви-
готовлення плівок.
Досліджено еле��р��ні �� фо�оеле��р��ні �л�с���ос�і �е�ерос�р����р �����-���� �� �����-����, о�р�м�-еле��р��ні �� фо�оеле��р��ні �л�с���ос�і �е�ерос�р����р �����-���� �� �����-����, о�р�м�-
н�х ме�одом м��не�ронно�о ос�дження �он��х плі�о� ��� �� I�О н� під�л�д�� ���� з різн�м ��пом про�ідно-
с�і. Вс��но�лено, що � обох ��п�д��х домін�ю��м мех�нізмом с�р�моперенос� пр� прям�х зміщеннях є ��нельно-
ре�омбін�ційн�й. По��з�но, що �р�щі фо�оеле��р��ні п�р�ме�р� м�є �е�ерос�р����р� �����-����, � с�ме:
н�пр��� холос�о�о ход� V�c = 0,4 В, с�р�м �оро��о�о з�м���ння Isc = 24,6 мА�см2 з� ін�енс��нос�і ос�і�лення
80 мВ��см2.
Клю�о�і сло��: ����, ні�р�д молібден�, �е�ероперехід, �он�� плі���, мех�нізм� с�р�моперенос�.
Враховуючи вище сказане, а також фізичні вла-
стивості плівок MoN та ITO, було вирішено досліди-
ти електричні та фотоелектричні характеристики ге-
тероструктур, створених шляхом нанесення тонких
плівок на кристалічні підкладки CdTe p- та n-типів
провідності методом реактивного ма гнетронного
розпилення.
Зразки для досліджень та методика проведення
експерименту
Для виготовлення досліджуваних структур вико-
ристовувалися підкладки кристалів CdTe р- та n-типу
провідності.
Підкладки CdTe р-типу провідності вирощували
методом Бріджмена за малого тиску парів кадмію
(PCd = 0,02 атм). Значення питомої електропровідно-
сті σ та концентрації носіїв зарядів р отриманих кри-
сталів за кімнатної температури (Т = 295 К) склада-
ли σ = 8,9∙10–2 Ом–1∙см–1 та р = 7,2∙1015 см–3. Глибина
залягання рівня Фермі для p-CdTe (EF – Ev= 0,105 еВ)
визначається з відомого виразу для концентрації рів-
новажних дірок
3/2
2
2π
2 exp ,p F vm kT E E
p
kTh
(1)
де mp — ефективна маса дірки;
k — стала Больцмана;
h — стала Планка.
Підкладки n-CdTe вирощували методом Брідж-
мена за високого тиску парів кадмію. Питома електро-
провідність отриманих кристалів σ = 2,43 Ом–1∙см–1,
густина вільних електронів п = 1,92∙1016 см–3 та рух-
DOI: 10.15222/TKEA2021.1-2.33
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 1–234 ISSN 2309-9992 (Online)
2
МАТЕРІАЛИ ЕЛЕКТРОНІКИ
ливість μn = 775,2 см2/(В∙с), положення рівня Фермі
для n-CdTe становить Ec – EF = 0,1 еВ.
Гетеропереходи виготовлялись нанесенням плі-
вок MoN на поверхню підкладки CdTe (типорозмі-
ром 7×7×1 мм) в універсальній вакуумній установ-
ці Leybold Heraeus L560 за допомогою реактивного
магнетронного розпилення в атмосфері суміші арго-
ну з азотом при постійній напрузі.
Підкладки CdTe розміщувалися на столику, який
обертався під час напилення, щоб забезпечити рів-
номірну товщину плівки. Для видалення неконтро-
льованого забруднення (органічні домішки, вла сний
оксид) поверхні мішені та підкладки піддавалися ко-
роткочасному бомбардуванню іонами аргону. Перед
осадженням вакуумну камеру було відкачано до ти ску
5·10–5 мбар. Потужність магнетрона складала 30 Вт,
тривалість процесу напилення — 1,5 хв, температу-
ра підкладок — приблизно 370 К.
Газова суміш формувалася у необхідній пропорції
з двох незалежних джерел в процесі напилення, під
час якого у вакуумній камері парціальні тиски арго-
ну та азоту складали по 0,3 Па.
Після закінчення процесу напилення тонких плі-
вок MoN вакуумна камера поступово охолоджува-
лася до кімнатної температури, потім відкривала-
ся для заміни молібденової мішені на мішень ITO
(In2O3 – SnO2 90:10 за масою).
Тонкі плівки ITO отримували методом магнетрон-
ного розпилення мішені ITO в атмосфері аргону при
постійній напрузі. Протягом процесу напилення тиск
аргону у вакуумній камері становив 0,4 Па, потуж-
ність магнетрона встановлювалася на рівні 30 Вт,
процес напилення тривав 5 хв, температура підкла-
док становила 420 К.
Фронтальний електричний контакт з тонкою плів-
кою виготовляли за допомогою срібної струмопро-
відної пасти.
Однією з основних перешкод у виготовленні со-
нячних елементів на основі р-CdTe є створення ти-
лового омічного контакту, оскільки немає металів,
які б формували омічний контакт з р-CdTe без додат-
кової обробки поверхні телуриду кадмію. Тому при
виготовленні експериментальних зразків контактна
площадка піддавалася бомбардуванню іонами арго-
ну у вакуумній камері для формування р+-області.
Після обробки поверхні на неї послідовно напиля-
ли шар оксиду молібдену та молібдену. Детальніше
методику створення омічних контактів до p-CdTe
описано у [9].
При формуванні тилового електричного контак-
ту до підкладки n-CdTe осаджували шар Cu шляхом
його відновлення з водного розчину CuSO4 з подаль-
шим вплавлюванням індію.
Вимірювання вольт-амперних характеристик
(ВАХ) гетероструктур проводилося за стандартною
методикою з використанням джерела постійного
струму BVP Electronics, точного мультиметра Fluke
5545A, вольтметра Picotest M3500A.
Товщину тонких плівок вимірювали за допомо-
гою інтерферометра МИИ-4 за стандартною методи-
кою, вона складала 50 нм для MoN та 150 нм для ITO.
Результати досліджень та їх обговорення
Оп���ні �л�с���ос�і �он��х плі�о� ��� �� I�O
З використанням спектрофотометра СФ-2000 було
проведено дослідження спектральних залежно стей
коефіцієнта пропускання Тλ (pис. 1) тонких плівок
MoN та ITO, які є складовими створених гетеропере-
ходів в діапазоні довжини хвиль від 200 до 1100 нм.
Рис. 1. Спектральні залежності коефіцієнтів пропускання
тонких плівок MoN та ІТО
400 600 800 1000
λ, нм
ІТО
MoN
100
75
50
25
0
Т λ,
%
З рис. 1 видно, що досліджувані плівки MoN та
ITO мають досить високий коефіцієнт пропускання
світла у видимому діапазоні, який сягає майже 90%,
що в свою чергу забезпечує можливість їхнього ефек-
тивного використання для виготовлення фотоелек-
тричних приладів.
Еле��р��ні �л�с���ос�і �е�ерос�р����р�
��������
Вольт-амперні характеристики анізотипних
MoN/p-CdTe та ізотипних MoN/n-CdTe гетерострук-
тур, отриманих за кімнатної температури, представ-
лено на рис. 2. Як видно, досліджувані структури ма-
ють випрямляючі властивості.
Екстраполяцією лінійних ділянок ВАХ до перети-
ну з віссю напруги визначено значення висоти потен-
ціального бар’єра φ0 для досліджуваних гетерострук-
тур: для MoN/p-CdTe φ0 = 0,51 еВ, для MoN/n-CdTe
φ0 = 0,33 еВ. Більші значення φ0 для MoN/p-CdTe обу-
мовлюються різним типом провідності компонентів
гетеропереходу, що забезпечило більшу різницю ро-
біт виходу електронів.
Оскільки висота потенціального бар’єра гетеро-
структури MoN/p-CdTe більша, ніж MoN/n-CdTe, для
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 1–2 35ISSN 2309-9992 (Online)
3
МАТЕРІАЛИ ЕЛЕКТРОНІКИ
неї було вирішено дослідити температурні залежно сті
ВАХ. Результати наведено на рис. 3.
Встановлено, що температурна залежність висоти
потенціального бар'єра гетероструктури MoN/p-CdTe
добре описується рівнянням
φ0(Т) = φ0(0) + βφТ, (2)
де φ0(0) — висота потенціального бар’єра MoN/p-CdTe
за абсолютного нуля температури, φ0(0) =
= 1,31 еВ;
βφ — температурний коефіцієнт висоти потенціаль-
ного бар’єра, βφ = 2,7∙10–3 еВ/К.
Величини послідовного Rs і шунтуючого Rsh опо-
рів досліджуваної гетероструктури визначали із за-
лежності її диференційного опору R�if від напруги
(рис. 4). Менші значення послідовного опору Rs для
гетероструктури MoN/n-CdTe, ніж для MoN/p-CdTe,
обумовлено меншим питомим опором базового мате-
Рис. 2. ВАХ гетероструктур MoN/CdTe, отримані
за Т = 298 К
–2,0 –1,5 –1,0 –0,5 V, В
0 0,5 1,0
MoN/p-CdTe
MoN/n-CdTe
I, мА
15
10
5
0
–5
φ0
ріалу (n-CdTe), а шунтуючого опору Rsh — внаслідок
формування гетеропереходу гіршої якості.
Домін�ю�і мех�нізм� с�р�моперенос�
Прямі гілки ВАХ досліджуваних гетероструктур
у напівлогарифмічних координатах представлено на
рис. 5. Як видно з рисунку, в області прямих зміщень,
Рис. 3. ВАХ гетероструктури MoN/p-CdTe за різних
температур та температурна залежність висоти потенці-
ального бар’єра (див. вставку)
–1,0 –0,5 V, В
0 0,5 1,0
I, мА
10
5
0 φ0
300 310 320
Т, К
φ0, еВ
0,50
0,45
0,40
Рис. 4. Залежність диференційного опору гетероструктур
MoN/p-CdTe та MoN/n-CdTe від напруги за Т = 298 К
–2 –1 0 1
V, В
Rsh = 1,6 кОм
104
103
102
101
100
R
�i
f ,
О
м
MoN/p-CdTe
MoN/n-CdTe
Rsh = 0,545 кОм
Rs = 43 Ом
Rs = 13 Ом
Рис. 5. Прямі гілки ВАХ гетероструктур, отримані
за різних температур для MoN/p-CdTe (a)
та за кімнатної для MoN/n-CdTe (б)
0 0,25 0,50 0,75 1,00
V, В
V = IRs
–5,0
–7,5
–10,0
–12,5
ln
I
(I
у
А
)
298 К
310 К
324 К
� ≈ 3,6
a)
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
V, В
V = IRs
–4
–6
–8
–10
ln
I
(I
у
А
)
298 К
� ≈ 3,3
б)
298 К
310 К
324 К
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 1–236 ISSN 2309-9992 (Online)
4
МАТЕРІАЛИ ЕЛЕКТРОНІКИ
V > 3k�/�, спостерігаються прямолінійні ділянки, що
свідчить про експоненційну залежність струму від на-
пруги. Оскільки нахил (ΔlnI / ΔV) прямолінійних ді-
лянок (3k�/� < V < 0,45 B) не залежить від темпера-
тури, а визначений коефіцієнт неідеальності n = 3,6
для MoN/p-CdTe та n =3,3 для MoN/n-CdTe, єдиним
обґрунтованим механізмом струмопереносу можна
вважати тунельно-рекомбінаційний [10], оскільки
при генераційно-рекомбінаційному механізмі стру-
мопереносу спостерігається температурна залежність
нахилу прямолінійних ділянок ВАХ, а значення по-
казника неідеальності дорівнюють 2. Однією з при-
чин домінування тунельно-рекомбінаційного меха-
нізму стумопереносу є велика концентрація поверх-
невих станів через розбіжність періодів кристалі чної
ґратки компонентів гетеропереходу. Поверхневі ста-
ни утворюють у забороненій зоні базового матеріалу
енергетичні рівні, через які можуть відбуватися про-
цеси тунелювання та рекомбінації.
Фо�оеле��р��ні �л�с���ос�і �е�ерос�р����р
��������
На рис. 6 представлено темнову та світлову ВАХ
досліджуваних гетероструктур у напівлогарифмічно-
му масштабі. Тут видно, що для обох випадків при
освітленні білим світлом інтенсивністю 80 мВт/см2
зворотний струм Ilight зростає в порівнянні з його
величиною у темряві Idark. Визначені із залежності
I = f(V) параметри гетероструктур, такі як напруга
холостого ходу V�c та струм короткого замикання Isc,
мали наступні значення:
— для MoN/p-CdTe V�c = 0,4 В, Isc =24,6 мА/см2;
— для MoN/n-CdTe V�c = 0,15 В, Isc =6,8 мА/см2.
Оцінити продуктивність фотоприймача більш
кількісно можна за допомогою визначення чутливо-
Рис. 6. Темнова та світлова ВАХ гетероструктур MoN/p-CdTe (�) та MoN/n-CdTe (б)
–2 –1 0 1
V, В
Vос = 0,4 В
Isc = 24,6 мА/см2
102
101
100
10–1
10–2
10–3
I,
мА
темнова
80 мВт/см2
a)
Рис. 7. Залежності чутливості R та детективності D*
фотоприймача від напруги
б)
–2 –1 0 1
V, В
Vос = 0,15 В
Isc = 6,8 мА/см2
101
100
10–1
10–2
I,
мА
темнова
80 мВт/см2
–2,0 –1,5 –1,0 –0,5 0
V, В
0,15
0,10
0,05
0
R,
м
А
/м
В
т
a)
MoN/p-CdTe
MoN/n-CdTe
–2,0 –1,5 –1,0 –0,5 0
V, В
10
8
6
4
2
0
D
*·
10
9 ,
см
·Г
ц1/
2 ·
В
т
б)
MoN/p-CdTe
MoN/n-CdTe
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 1–2 37ISSN 2309-9992 (Online)
5
МАТЕРІАЛИ ЕЛЕКТРОНІКИ
сті R та детективності D*, які показують його чутли-
вість до падаючого випромінювання:
,light dark
opt
I I
R
P
(3)
* ,
2 dark
AD R
qI
(4)
де P��t — інтенсивність випромінювання при освіт лен-
ні білим світлом;
А — активна площа фотоприймача.
На рис. 7 приведено графіки функцій R = f(Vr�v) та
D* = f(Vr�v), з яких видно, що чутливість R для двох
гетероструктур плавно збільшується при зростанні
зворотного зміщення, що обумовлено розширенням
області просторового заряду (і висоти потенціаль-
ного бар'єру), внаслідок чого зростає ефективність
розділення фотогенерованих електрон-діркових пар.
Детективність D*, яка описує нормовану потужність
опромінення, необхідну для отримання сигналу від
фотоприймача на рівні шуму, зменшується при збіль-
шенні зворотного зміщення, що обумовлено зрос-
танням темнового зворотного струму Idark. При цьо-
му фотоелектричні параметри кращі у гетерострук-
тури MoN/p-CdTe.
Висновки
Дослідження гетероструктур MoN/p-CdTe та
MoN/n-CdTe, виготовлених методом реактивного маг-
нетронного напилення тонких плівок MoN, ITO на
підкладки з кристалів CdTe p- та n-типу провідності,
показали наступне. Значення висоти потенціального
бар’єру є більшими для гетероструктури MoN/p-
CdTe, що обумовлено різним типом провідності ком-
понентів гетеропереходу. Домінуючим механізмом
струмопереносу в обох досліджуваних гетерострук-
турах є тунельно-рекомбінаційний. Фотоелектричні
параметри гетероструктури MoN/p-CdTe є кращи-
ми, ніж MoN/n-CdTe. Для MoN/p-CdTe напруга хо-
лостого ходу V�c = 0,4 В, струм короткого замикан-
ня Isc = 24,6 мА/см2 при інтенсивності освітлення
80 мВт/см2. При цьому варто відзначити, що ці фо-
тоелектричні параметри отримано для гетерострук-
тури, виготовленої без оптимізації технологічних
умов. Очевидно, що така оптимізація призведе до
підвищення ефективності фотоелектричного пере-
творення, і таку гетероструктуру можна буде успіш-
но використовувати для виготовлення різних фото-
електричних напівпровідникових приладів (фотоді-
одів, сонячних елементів).
ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА
1. Green M.A., Hishikawa Y., Warta W. et al. Solar cell efficiency
tables (version 50). Pr�gr�ss i� Ph�t�v�ltaics, 2017, vol. 25, iss. 7,
p. 668–676. https://doi.org/10.1002/pip.2909
2. Armani N., Ferrari C., Salviati G. et al. Defect-induced lumines-
cence in high- resistivity high-purity undoped CdTe crystals. J. Phys.:
������s. �att�r, 2002, vol. 14, iss. 48, p. 13203–13209. https://doi.
org/10.1088/0953-8984/14/48/369
3. Krustoka J., Collanb H., Hjeltb K. et al. Photoluminescence from
deep acceptor-deep donor complexes in CdTe. J. Lumi��sc, 1997, vol.
72–74, p.103–105. https://doi.org/10.1016/S0022-2313(97)00061-6
4. Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых
гетероструктур. ФТП, 1998, №32/1, c. 3–18.
5. Jui-Chang C., Shuo-Lun T., Mao-Chieh C. Sputter-deposited
Mo and reactively sputter-deposited Mo-N films as barrier layers
against Cu diffusion. �hi� S�li� Films, 1999, vol. 346, iss. 1–2,
p. 299–306. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(98)01728-3
6. Hallett L., Charaev I., Agarwal A. et al. Superconducting MoN
thin films prepared by DC reactive magnetron sputtering for nanowire
single-photon detectors. Su��rc���uct�r Sci��c� a�� ��ch��l�gy, 2021,
vol. 34, 035012. https://doi.org/10.1088/1361-6668/abda5f
7. Solovan M.M., Maryanchuk P.D. Electrical and photoelectrical
properties of MoN/n-Si surface-barrier structures. Ra�i� �hysics a��
�l�ctr��ics, 2019, vol. 24, iss. 2, p. 49–56. https://doi.org/10.15407/
rej2019.02.049
8. Granqvist C.G., Hultaker A. Transparent and conducting ITO
films: new developments and applications. �hi� S�li� Films, 2002,
vol. 411, р. 1–5. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00163-3.
9. Solovan M.N., Mostovyi A.I., Brus V.V. et al. Effect of surface
treatment on the quality of ohmic contacts to single-crystal p-CdTe.
J�ur�al �f Surfac� I�v�stigati��: X-ray, Sy�chr�tr�� a�� ��utr��
��ch�iqu�s, 2017, vol. 11, no. 1, p. 276–279. https://doi.org/10.1134/
S1027451017010347
10. Solovan M.M., Gavaleshko N.M., Brus V.V. et al. Fabrication
and investigation of photosensitive MoOx/n-CdTe heterojunctions.
S�mic���uct�r Sci��c� a�� ��ch��l�gy , 2016, vol. 31, no. 10, 105006.
https://doi.org/10.1088/0268-1242/31/10/105006
Д��� н�дходження р��оп�с�
до ред��ції 01.12 2020 р.
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 1–238 ISSN 2309-9992 (Online)
6
МАТЕРІАЛИ ЕЛЕКТРОНІКИ
�. �. KOVALIUK1,2, �. �. SOLOVA�1, P. D. �ARYA��HUK1
Ukraine, 1Chernivtsi National University, Department of electronics and energy engineering,
2Czech Republicy, Charles University in Prague, Faculty of Mathematics and Physics
E-mail: t.kovalyuk@chnu.edu.ua
ELECTRICAL AND PHOTOELECTRIC PROPERTIES
OF MoN/p-CdTe AND MoN/n-CdTe HETEROJUNCTIONS
Du� t� th� �hysical �r���rti�s �f ��� a�� I�O thi� films, it was ��ci��� t� cr�at� �����-���� a�� �����-���� h�t�r�structur�s
a�� i�v�stigat� th�ir �l�ctrical a�� �h�t��l�ctric �r���rti�s. �h� m�th�� �f r�activ� mag��tr�� s�utt�ri�g was us�� t� cr�at� thi�
��� a�� I�O films �� si�gl� crystal ���� substrat�s with �iff�r��t c���uctivity ty��s. �� ma�ufactur� t�st h�t�r�structur�s, th�
f�ll�wi�g ���� crystal substrat�s w�r� us��: 1) �-ty�� c���uctivity, gr�w� by Bri�gma� t�ch�iqu� at l�w ca�mium va��r �r�ssur�s;
2) �-ty�� c���uctivity, gr�w� by Bri�gma� t�ch�iqu� at high ca�mium va��r �r�ssur�s. Duri�g th� ����siti�� �r�c�ss, th�
arg�� �r�ssur� i� th� vacuum chamb�r was 0.4 Pa. �h� ��w�r �f th� mag��tr�� was 30 W, th� s�utt�ri�g �r�c�ss c��ti�u�� 5
mi� at a substrat� t�m��ratur� �f 150°�. I-V charact�ristics �f th� h�t�r�structur�s at �iff�r��t t�m��ratur�s w�r� m�asur��,
th� h�ight �f th� ��t��tial barri�r, th� valu�s �f th� s�ri�s a�� shu�t r�sista�c� w�r� ��t�rmi���.
El�ctrical a�� �h�t��l�ctric �r���rti�s �f th� h�t�r�structur�s w�r� stu�i��, a�� th� ��mi�a�t m�cha�isms �f curr��t tra�sf�r
at f�rwar� �is�lac�m��ts was �stablish��. �h� tu���l-r�c�mbi�ati�� m�cha�ism was f�u�� t� b� th� ��mi�a�t m�cha�ism �f
curr��t tra�sf�r i� th� �����-���� a�� �����-���� h�t�r�structur�s.
It was sh�w� that th� �h�t��l�ctric �aram�t�rs f�r th� �����-���� h�t�r�structur� ar� high�r tha� th�s� f�r �����-����.
�����-���� h�t�r�ju�cti��s hav� th� f�ll�wi�g �h�t��l�ctric �aram�t�rs: ����-circuit v�ltag� V�c = 0.4 V, sh�rt-circuit
curr��t Isc = 24.6 mA�cm2 at a� illumi�ati�� i�t��sity �f 80 mW�cm2. �his mak�s th�m a �r�misi�g mat�rial f�r th� ma�ufactur�
�f ��t�ct�rs �f vari�us ra�iati�� ty��s.
K�yw�r�s: ����, m�lyb���um �itri��, h�t�r�ju�cti��s, thi� film, curr��t tra�s��rt m�cha�isms.K�yw�r�s: ����, m�lyb���um
�itri��, h�t�r�ju�cti��s, thi� film, curr��t tra�s��rt m�cha�isms.
DOI: 10.15222/TKEA2021.1-2.33
UDC 621.315.592
REFERENCES
1. Green M.A., Hishikawa Y., Warta W. et al. Solar cell efficiency
tables (version 50). Pr�gr�ss i� Ph�t�v�ltaics, 2017, vol. 25, iss. 7,
pp. 668–676. https://doi.org/10.1002/pip.2909
2. Armani N., Ferrari C., Salviati G. et al. Defect-induced lumines-
cence in high- resistivity high-purity undoped CdTe crystals. J. Phys.:
������s. �att�r, 2002, vol. 14, iss. 48, pp. 13203–13209. https://doi.
org/10.1088/0953-8984/14/48/369
3. Krustoka J., Collanb H., Hjeltb K. et al. Photoluminescence
from deep acceptor-deep donor complexes in CdTe. J. Lumi��sc,
1997, vol. 72–74, pр.103–105. https://doi.org/10.1016/S0022-
2313(97)00061-6
4. Alferov Zh. I. The history and future of semiconductor hetero-
structures. S�mic���uct�rs 1998, vol. 32, iss. 1, pp. 1–14. https://doi.
org/10.1134/1.1187350
5. Jui-Chang C., Shuo-Lun T., Mao-Chieh C. Sputter-deposited
Mo and reactively sputter-deposited Mo-N films as barrier layers
against Cu diffusion. �hi� S�li� Films, 1999, vol. 346, iss. 1–2,
pp. 299–306. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(98)01728-3
6. Hallett L., Charaev I., Agarwal A. et al. Superconducting MoN
thin films prepared by DC reactive magnetron sputtering for nanowire
single-photon detectors. Su��rc���uct�r Sci��c� a�� ��ch��l�gy, 2021,
vol. 34, 035012. https://doi.org/10.1088/1361-6668/abda5f
7. Solovan M.M., Maryanchuk P.D. Electrical and photoelectrical
properties of MoN/n-Si surface-barrier structures. Ra�i� �hysics a��
�l�ctr��ics, 2019, vol. 24, iss. 2, pp. 49–56. https://doi.org/10.15407/
rej2019.02.049
8. Granqvist C.G., Hultaker A. Transparent and conducting ITO
films: new developments and applications. �hi� S�li� Films, 2002,
vol. 411, рр. 1–5. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00163-3.
9. Solovan M.N., Mostovyi A.I., Brus V.V. et al. Effect of surface
treatment on the quality of ohmic contacts to single-crystal p-CdTe.
J�ur�al �f Surfac� I�v�stigati��: X-ray, Sy�chr�tr�� a�� ��utr��
��ch�iqu�s, 2017, vol. 11, no. 1, pp. 276–279. https://doi.org/10.1134/
S1027451017010347
10. Solovan M.M., Gavaleshko N.M., Brus V.V. et al. Fabrication
and investigation of photosensitive MoOx/n-CdTe heterojunctions.
S�mic���uct�r Sci��c� a�� ��ch��l�gy , 2016, vol. 31, no. 10, 105006.
https://doi.org/10.1088/0268-1242/31/10/105006
Опис статті для цитування:
Ковалюк Т. Т., Солован М. М., Мар'янчук П. Д. Електричні та
фотоелектричні властивості гетеропереходів MoN/p-CdTe та
MoN/n-CdTe. Техно логия и конструи рование в электронной
аппаратуре, 2021, № 1–2, с. 33–38. http://dx.doi.org/10.15222/
TKEA2021.1-2.33
Cite the article as:
Kovaliuk T. T., Solovan M. N., Maryanchuk P. D. Electrical
and photoelectric properties of MoN/p-CdTe and MoN/n-CdTe
heterojunctions. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi
Apparature, 2021, no. 1–2, pp. 33–38. http://dx.doi.org/10.15222/
TKEA2021.1-2.33
Ukraine, 1Chernivtsi National University, Department of electronics and energy engineering,
2Czech Republic, Charles University in Prague, Faculty of Mathematics and Physics
E-mail: t.kovalyuk@chnu.edu.ua
|
| id | oai:tkea.com.ua:article-84 |
| institution | Technology and design in electronic equipment |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-22T01:00:31Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwtkeacomua/db/275f2b01d02895410754c772b45500db.pdf |
| spelling | oai:tkea.com.ua:article-842026-06-21T12:27:28Z Electrical and photoelectric properties of MoN/p-CdTe and MoN/n-CdTe heterojunctions Електричні та фотоелектричні властивості гетеропереходів MoN/p-CdTe та MoN/n-CdTe Kovaliuk, Taras Solovan, Mykhaylo Maryanchuk, Pavlo CdTe molybdenum nitride heterojunctions thin film current transport mechanisms CdTe нітрид молібдену гетероперехід тонка плівка механізми струмопереносу Due to the physical properties of MoN and ITO thin films, it was decided to create MoN/p-CdTe and MoN/n-CdTe heterostructures and investigate their electrical and photoelectric properties. The method of reactive magnetron sputtering was used to create thin MoN and ITO films on single crystal CdTe substrates with different conductivity types. To manufacture test heterostructures, the following CdTe crystal substrates were used: 1) p-type conductivity, grown by Bridgman technique at low cadmium vapor pressures; 2) n-type conductivity, grown by Bridgman technique at high cadmium vapor pressures. During the deposition process, the argon pressure in the vacuum chamber was 0.4 Pa. The power of the magnetron was 30 W, the sputtering process continued 5 min at a substrate temperature of 150°C. I-V characteristics of the heterostructures at different temperatures were measured, the height of the potential barrier, the values of the series and shunt resistance were determined. Electrical and photoelectric properties of the heterostructures were studied, and the dominant mechanisms of current transfer at forward displacements was established. The tunnel-recombination mechanism was found to be the dominant mechanism of current transfer in the MoN/p-CdTe and MoN/n-CdTe heterostructures. It was shown that the photoelectric parameters for the MoN/p-CdTe heterostructure are higher than those for MoN/n-CdTe. MoN/p-CdTe heterojunctions have the following photoelectric parameters: open-circuit voltage Voc&nbsp;= 0.4 V, short-circuit current Isc&nbsp;= 24.6 mA/cm2&nbsp;at an illumination intensity of 80 mW/cm2. This makes them a promising material for the manufacture of detectors of various radiation types. Досліджено електричні та фотоелектричні властивості гетероструктур MoN/p-CdTe та MoN/n-CdTe, отриманих методом магнетронного осадження тонких плівок MoN та ITО на підкладки CdTe з різним типом провідності. Встановлено, що в обох випадках домінуючим механізмом струмопереносу при прямих зміщеннях є тунельно-рекомбінаційний. Показано, що кращі фотоелектричні параметри має гетероструктура MoN/p-CdTe, а саме: напруга холостого ходу Voc&nbsp;= 0,4 В, струм короткого замикання Isc&nbsp;= 24,6 мА/см2&nbsp;за інтенсивності освітлення 80 мВт/см2. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2021-03-23 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.1-2.33 10.15222/TKEA2021.1-2.33 Technology and design in electronic equipment; No. 1–2 (2021): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 33-38 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 1–2 (2021): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 33-38 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2021.1-2 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.1-2.33/77 Copyright (c) 2021 Taras Kovaliuk, Mykhaylo Solovan, Pavlo Maryanchuk http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
| spellingShingle | CdTe нітрид молібдену гетероперехід тонка плівка механізми струмопереносу Kovaliuk, Taras Solovan, Mykhaylo Maryanchuk, Pavlo Електричні та фотоелектричні властивості гетеропереходів MoN/p-CdTe та MoN/n-CdTe |
| title | Електричні та фотоелектричні властивості гетеропереходів MoN/p-CdTe та MoN/n-CdTe |
| title_alt | Electrical and photoelectric properties of MoN/p-CdTe and MoN/n-CdTe heterojunctions |
| title_full | Електричні та фотоелектричні властивості гетеропереходів MoN/p-CdTe та MoN/n-CdTe |
| title_fullStr | Електричні та фотоелектричні властивості гетеропереходів MoN/p-CdTe та MoN/n-CdTe |
| title_full_unstemmed | Електричні та фотоелектричні властивості гетеропереходів MoN/p-CdTe та MoN/n-CdTe |
| title_short | Електричні та фотоелектричні властивості гетеропереходів MoN/p-CdTe та MoN/n-CdTe |
| title_sort | електричні та фотоелектричні властивості гетеропереходів mon/p-cdte та mon/n-cdte |
| topic | CdTe нітрид молібдену гетероперехід тонка плівка механізми струмопереносу |
| topic_facet | CdTe molybdenum nitride heterojunctions thin film current transport mechanisms CdTe нітрид молібдену гетероперехід тонка плівка механізми струмопереносу |
| url | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.1-2.33 |
| work_keys_str_mv | AT kovaliuktaras electricalandphotoelectricpropertiesofmonpcdteandmonncdteheterojunctions AT solovanmykhaylo electricalandphotoelectricpropertiesofmonpcdteandmonncdteheterojunctions AT maryanchukpavlo electricalandphotoelectricpropertiesofmonpcdteandmonncdteheterojunctions AT kovaliuktaras električnítafotoelektričnívlastivostígeteroperehodívmonpcdtetamonncdte AT solovanmykhaylo električnítafotoelektričnívlastivostígeteroperehodívmonpcdtetamonncdte AT maryanchukpavlo električnítafotoelektričnívlastivostígeteroperehodívmonpcdtetamonncdte |