Struktury na bazie ZnO do detekcji światła ultrafioletowego

• Autorzy: Paradowska K. , Płaczek-Popko E. , Zielony E. , Pietrzyk M. , Kozanecki A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.09.10

Warianty tytułu

EN

ZnO-based structures for ultraviolet detectors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W poniższej pracy, dwie struktury p-Si/n-ZnMgO zostały scharakteryzowane pod kątem zastosowania w detektorach światła ultrafioletowego (UV). Przeprowadzone zostały pomiary charakterystyk prądowo-napięciowych (I-V), fotoluminescencji (PL) oraz fotoodpowiedzi. Charakterystyki I-V zostały zmierzone w 310 K i pozwoliły stwierdzić, że obie struktury posiadają właściwości prostujące. Pomiary fotoluminescencji i fotoodpowiedzi zostały przeprowadzone w temperaturze pokojowej. Została przeprowadzona dokładna analiza widm fotoluminescencji, które w jednej z próbek ujawniły pasma emisyjne świadczące o obecności defektów. Pomiary fotoodpowiedzi również zostały szczegółowo przeanalizowane, podane zostały główne wady badanych struktur oraz rozwiązania, które mogą przyczynić się do udoskonalenia struktur.

EN

In our paper, two p-Si/n-ZnMgO structures were characterized in terms of applicability in ultraviolet light detectors. A few measurement techniques have been applied: current-voltage (I-V) characteristics, photoluminescence (PL) and photoresponsivity measurements. I-V characteristics were measured at 310 K and allowed us to conlcude, that both of investigated structures have rectifying properties. Photoluminescence and photoresposivity measurements were performed at room temperature. The analysis of PL spectra exhibited emission bands corresponding to defects in one of studied samples. Photoresponsivity spectra were also thoroughly examined – the most important disadvantages of analysed structures were given together with possible solutions, which can be applied in order to obtain well-working UV detectors.

Słowa kluczowe

PL

ZnO; Si; heterostruktury; detektory; UV

EN

ZnO; Si; heterostructures; detectors; UV

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 9
• Strony: 39--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., wykr.

Twórcy

autor

Paradowska K.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Katedra Technologii Kwantowych, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Płaczek-Popko E.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Katedra Technologii Kwantowych, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Zielony E.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Katedra Technologii Kwantowych, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Pietrzyk M.

• Polska Akademia Nauk, Instytut Fizyki, al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Kozanecki A.

• Polska Akademia Nauk, Instytut Fizyki, al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

Bibliografia

• [1] Sang L., Liao M., Sumiya M., A Comprehensive Review of Semiconductor Ultraviolet Photodetectors: From Thin Film to One-Dimensional Nanostructures, Sensors, vol. 13, (2013), 10482-10518
• [2] Liu K., Sakurai M., Aono M., ZnO-Based Ultraviolet Photodetectors, Sensors, vol. 10, (2010), 8604-8634
• [3] Omnès F., Monroy E., Muñoz E., Reverchon J.L., Wide bandgap UV photodetectors: A short review of devices and applications, Proc. SPIE, vol. 6473, (2007), 1-15
• [4] Rogalski A., Razeghi M., Semiconductor ultraviolet photodetectors, Opto-Electr. Rev., vol. 4, (1996), 13-31
• [5] Monroy E., Omnès F., Calle F., Wide-bandgap semiconductor ultraviolet photodetectors, Semicond. Sci. Technol., vol. 18, (2003), R33-R51
• [6] Liao M., Sang L., Teraji T., Imura M., Alvarez J., Koide Y., Comprehensive Investigation of Single Crystal Diamond Deep- Ultraviolet Detectors, Jpn. J. Appl. Phys., vol. 51, (2012), 090115
• [7] Brown D.M., Edmond J.A., Silicon carbide photodiode with improved short wavelength response and very low leakage current, patent amerykański, US5394005 A, Luty 28, 1995
• [8] Brown D.M., Downey E.T., Ghezzo M., Kretchmer J.W., Saia R.J., Liu Y.S., Edmond J.A., Gati G., Pimbley J.M., Schneider W.E., Silicon carbide UV photodiodes, IEEE Trans. Electron Devices, vol. 40, (2002), 325-333
• [9] Edmond J.A., Carter C.H., Jr., High sensitivity ultraviolet radiation detector, patent amerykański, US5093576 A, Marzec 3, 1992
• [10] Edmond J., Kong H., Suvorov A., Waltz D., and Carter C., Jr., 6H-Silicon Carbide Light Emitting Diodes and UV Photodiodes, Phys. stat. sol. (a), vol. 162, (1997), 481-491
• [11] McKeag R.D., Chan S.S.M., Jackman R.B., Polycrystalline diamond photoconductive device with high UV‐visible discrimination, Appl. Phys. Lett., vol. 67, (1995), 2117-2119
• [12] Whitfield M.D., Chan S.S.M., Jackman R.B., Thin film diamond photodiode for ultraviolet light detection, Appl. Phys. Lett. vol. 68, (1996), 290-292
• [13] Werner M.R., Fahmer W.R., Review on Materials, Microsensors, Systems, and Devices for High-Temperature and Harsh-Environment Applications, IEEE Trans. Industrial Electron., vol. 48, (2001), 249-257
• [14] Khan M.A., Shatalov M., Maruska H.P., Wang H.M., Kuokstis E., III–Nitride UV Devices, Jpn. J. Appl. Phys., vol. 44, (2005), 7191-7206
• [15] Walker D., Saxler A., Kung P., Zhang X., Hamilton M., Diaz J., Razeghi M., Visible blind GaN p-i-n photodiodes, Appl. Phys. Lett., vol. 72, (1998), 3303-3305
• [16] Sandvik P., Mi K., Shahedipour F., McClintock R., Yasan A., Kung P., Razeghi M., AlxGa1−xN for solar-blind UV detectors, J. Cryst. Growth, vol. 231, (2001), 366-370
• [17] Razeghi M., III-Nitride Optoelectronic Devices: From Ultraviolet Toward Terahertz, IEEE Photon. J., vol. 3, (2011), 263-267
• [18] Shi L., Nihtianov S., Comparative Study of Silicon-Based Ultraviolet Photodetectors, IEEE Sensors J., vol. 12, No. 7, (2012), 2453-2459
• [19] Taurian O.E., Springborg M., Christensen N.E., Self-consistent electronic structures of MgO and SrO, Solid State Commun., vol. 55, (1985), 351-355
• [20] Jin Y., Wang J., Sun B., Blakesley J.C., Greenham N.C., Solution-Processed Ultraviolet Photodetectors Based on Colloidal ZnO Nanoparticles, Nano Lett., vol. 8, (2008), 1649- 1653
• [21] Liu Y., Gorla C.R., Liang S., Emanetoglu N., Lu Y., Shen H., Wraback M., Ultraviolet Detectors Based on Epitaxial ZnO Films Grown by MOCVD, J. Electron. Mater., vol. 29, (2000), 69-74
• [22] Liang S., Sheng H., Liu Y., Huo Z., Lu Y., Shen H., ZnO Schottky ultraviolet photodetectors, J. Cryst. Growth, vol. 225, (2001), 110-113
• [23] Pierret R.F., Semiconductor device fundamentals, Addison- Wesley, 1996
• [24] Ye J.D., Gu S.L., Zhu S.M., Liu W., Liu S.M., Zhang R., Shi Y., Zheng Y.D., Electroluminescent and transport mechanisms of n-ZnO⁄p-Si heterojunctions, Appl. Phys. Lett., vol. 88, (2006), 182112
• [25] Zhang T.C., Guo Y., Mei Z.X., Gu C.Z., Dua X.L., Visible-blind ultraviolet photodetector based on double heterojunction of n- ZnO/insulator-MgO/p-Si, Appl. Phys. Lett., vol. 94, (2009), 113508
• [26] Chaabouni F., Abaab M., Rezig B., Characterization of n- ZnO/p-Si films grown by magnetron sputtering, Superlattices Microstruct., vol. 39, (2006), 171-178
• [27] Li D., Leung Y.H., Djurisic A.B., Liu Z.T., Xie M.H., Shi S.L., Xu S.J., Chan W.K., Different origins of visible luminescence in nanostructures fabricated by the chemical and evaporation methods, Appl. Phys. Lett., vol. 85, (2004), 1601
• [28] Djurisic A.B., Leung Y.H., Optical properties of ZnO nanostructures, Small, vol. 2, (2006), 944-961 wraz z zawartymi referencjami
• [29] Placzek-Popko E., Paradowska K.M., Pietrzyk M.A., Gumienny Z., Biegański P., Kozanecki A., Deep traps and photo-electric properties of p-Si/MgO/n-Zn1−xMgxO heterojunction

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.